CN214173493U - 一种超声波物位传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波物位传感器，包括壳体及一个收发合一的超声波振子，所述超声波振子安装于所述壳体内部的固定支座，所述固定支座外壁与所述壳体内壁之间有间隔，所述固定支座前端与所述壳体相连接；所述超声波振子安装于所述固定支座上部，所述固定支座下部为中空结构。采用本实用新型的技术方案解决了现有的超声波物位传感器存在检测盲区，有效测量范围不能满足需要的技术问题。

Description

一种超声波物位传感器

技术领域

本实用新型涉及物位测量领域，具体而言，尤其涉及一种超声波物位传感器。

背景技术

超声波物位传感器用于物位测量，即用于测量各种容器内的液体液位或固体料位，或者用于距离的测量。

现有的超声波物位传感器结构如图1所示，由壳体1和安装于壳体内的超声波振子2构成，振子通过匹配层3与壳体粘接，壳体后部有安装螺纹4。超声波振子2为收发合一的单个超声波换能器，可以是超声波换能器或者是由前后电极及超声波换能器构成的夹心式换能器。超声波振子在电子单元的高压脉冲的驱动下向外发出超声波，超声波在传播的过程中被物体反射回来，再次被超声波振子接收到并转换为电脉冲，由电子单元检测出来，根据从超声波发射到被反射回来的时间，就可以确定超声波的传播距离，根据这一原理可以用来测量距离，判断物体的位置。

现有的超声波物位传感器由于是单一的超声波振子，超声波传感器在主动发射超声波时不能同时分辨反射回波，同时振子在主动发射完超声波后还存在一定时间长度的余振，当余振较强时也无法分辨反射回波，因此在从传感器前端向外开始的一段距离之内无法检测物位，这段距离为盲区。同时，当超声波振子发射超声波时，其壳体也产生振动，越靠近振子位置振幅越强，如果传感器的安装位置靠近超声波振子，会造成壳体的共振而造成盲区加大，因此现有的超声波传感器的安装螺纹通常要后置，远离振子位置。由于盲区的存在，同时因为现有的超声波传感器通常是通过后部的螺纹4来进行安装的，当用于测量容器内的液体液位或固体料位时，传感器前面部分要深入被测容器法兰口中，这实际上相当于又进一步增加了探头的盲区，使得物位计的有效测量范围减小，容器内的料位或液位升得较高时无法检测到，这在很多情况下是不允许的，不能满足物位测量的需要；如某量程6米的超声波物位传感器，其标称盲区为25cm，但加上其螺纹至传感器前端面的长度6cm，其实际的测量盲区为31cm。

实用新型内容

根据上述提出现有的超声波物位传感器存在检测盲区，有效测量范围不能满足需要的技术问题，而提供一种超声波物位传感器，能够大幅降低盲区值，提高测量的有效范围，进一步满足物位测量的需要。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种超声波物位传感器，包括壳体及一个收发合一的超声波振子，所述超声波振子安装于所述壳体内部的固定支座，所述固定支座外壁与所述壳体内壁之间有间隔，所述固定支座前端与所述壳体相连接；所述超声波振子安装于所述固定支座上部，所述固定支座下部为中空结构。

进一步地，所述固定支座与所述壳体之间的间隔填充有阻尼材料。

进一步地，所述固定支座下部为柱状结构或喇叭状结构。

进一步地，所述壳体外侧设置用于安装所述传感器的安装结构。

进一步地，所述安装结构设置于所述壳体外侧前端，所述超声波振子在所述壳体内的安装位置相对于所述安装结构的安装位置靠后。

进一步地，所述超声波振子与所述固定支座之间粘接有匹配层。

进一步地，所述超声波振子侧面设置有金属屏蔽层。

进一步地，所述超声波振子的侧面或后部粘附有阻尼材料。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的超声波物位传感器，超声波振子在壳体内后置，使得传感器的盲区明显降低，进一步地，本实用新型结构允许将传感器的安装位置设置在传感器的前端，盲区将进一步降低，允许被测介质进一步接近传感器而可以被检测，可以获得更为理想的近距离检测性能。

基于上述理由本实用新型可在物位测量等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的超声波物位传感器结构示意图。

图2为本实用新型所述的超声波物位传感器结构示意图。

图3为本实用新型实施例1所述的的超声波物位传感器结构示意图。

图4为本实用新型实施例2所述的的超声波物位传感器结构示意图。

图中：1、10、18、20：壳体；2、5、12、21：超声波振子；3、6、13、22：匹配层；17、26：金属屏蔽层；7、14、24：固定支座；8、16、25：间隔；4、15、23：安装螺纹；9、安装结构；19、电子单元；11、壳体上盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

如图2所示，本实用新型提供了一种超声波物位传感器，包括壳体10及一个收发合一的超声波振子5，所述超声波振子5安装于所述壳体10内部的固定支座7，所述固定支座7外壁与所述壳体10内壁之间有间隔8，所述固定支座7前端与所述壳体10相连接；所述超声波振子5安装于所述固定支座7上部，所述固定支座7下部为中空结构，超声波由所述固定支座7内部的中空腔体向外发射出去，反射回波也由外面进入此腔体内然后由所述超声波振子5接收。

进一步地，所述固定支座7与所述壳体10之间的间隔8填充有阻尼材料。

进一步地，所述壳体10外侧设置用于安装所述传感器的安装结构9。

优选地，所述安装结构9为安装螺纹15。

进一步地，所述安装结构9设置于所述壳体10外侧前端，所述超声波振子5在所述壳体10内的安装位置相对于所述安装结构9的安装位置靠后。

进一步地，所述超声波振子5与所述固定支座7之间粘接有匹配层6。

进一步地，所述超声波振子5侧面设置有金属屏蔽层。

进一步地，所述超声波振子5的侧面或后部粘附有阻尼材料。

优选地，如图3所示，所述超声波物位传感器包括所述壳体18和圆形超声波换能器作为所述超声波振子12；所述超声波振子12安装于所述壳体18内部的圆柱形固定支座14，所述固定支座14外壁与所述壳体18内壁之间有间隔16，所述壳体18前端设置所述安装螺纹15。

进一步地，所述壳体18为圆柱形，内部直径为70mm。

进一步地，所述超声波振子12为圆形的压电陶瓷片，直径32mm，厚度8mm，其通过所述匹配层13粘接于所述固定支座14。

进一步地，所述固定支座14下部为圆柱形，内部直径为50mm，所述固定支座14用于安装所述超声波振子12的安装面底部距所述安装螺纹15前端60mm。

进一步地，所述壳体18内设置有与所述超声波振子12电连接的电子单元19，用于控制所述超声波振子发射超声波及接收回波信号。

进一步地，所述超声波振子12的侧面设置有所述金属屏蔽层17，所述金属屏蔽层17位于所述超声波振子12与所述壳体18之间。

进一步地，所述壳体18上与所述安装螺纹15相对的另一端安装有壳体上盖11，所述壳体上盖11设置有电缆引入装置。

进一步地，所述超声波振子12的侧面或后部粘附有所述阻尼材料，所述阻尼材料可以是软性聚氨酯灌封胶。

进一步地，所述超声波振子12的后部空间应布置有吸声材料。

采用本实施例所述的超声波物位传感器，测量距离为6m，由于超声波振子后置并且安装螺纹前置，同时传感器内部有较大的空间和面积允许用于填加阻尼材料来降低超声波振子及其固定结构的余振，其盲区为15cm，由于安装螺纹前置，其按照安装螺纹位置开始计算的实际盲区也为15cm；而现有的标称测量距离为6m的超声波物位传感器，标称盲区25cm，由于安装螺纹后置，其按照安装螺纹位置开始计算的实际盲区为31cm。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图4所示，所述超声波物位传感器包括壳体20和圆形超声波换能器作为所述超声波振子21，所述超声波振子21安装于所述壳体20内部的下部为喇叭形的固定支座24，所述固定支座24外壁与所述壳体20内壁之间有间隔25，所述固定支座24前端与所述壳体20相连接，所述壳体20外侧后部设置用于安装所述传感器的安装螺纹23。

进一步地，所述固定支座24与所述壳体20之间的间隔25填充有阻尼材料，所述阻尼材料可以是软性聚氨酯灌封胶。

进一步地，所述壳体20为圆柱形，内部直径为50mm。

进一步地，所述超声波振子21为圆形的压电陶瓷片，直径25mm，厚度6mm，其通过所述匹配层22粘接于所述固定支座24。

进一步地，所述固定支座24下部为喇叭形，其上部用于安装超声波振子21的腔体内部直径为35mm。

进一步地，所述超声波振子21的侧面设置有所述金属屏蔽层26，所述金属屏蔽层26位于所述超声波振子21与所述壳体20之间。

进一步地，所述超声波振子21的侧面或后部粘附有所述阻尼材料，所述阻尼材料可以是软性聚氨酯灌封胶。

进一步地，所述超声波振子21的后部空间应布置有吸声材料。

采用本实施例所述的超声波物位传感器，测量距离为4m，由于超声波振子后置，并且通过固定支座前端与传感器外壳连接，同时由于填加阻尼材料来降低超声波振子及其固定结构的余振，其从传感器前端计算的标称盲区为10cm，而从安装螺纹位置计算的实际盲区为16cm；而现有的标称测量距离为4m的超声波物位传感器，标称盲区20cm，由于安装螺纹后置，其实际盲区为26cm。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种超声波物位传感器，其特征在于，包括壳体及一个收发合一的超声波振子，所述超声波振子安装于所述壳体内部的固定支座，所述固定支座外壁与所述壳体内壁之间有间隔，所述固定支座前端与所述壳体相连接；所述超声波振子安装于所述固定支座上部，所述固定支座下部为中空结构。

2.根据权利要求1所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述固定支座与所述壳体之间的间隔填充有阻尼材料。

3.根据权利要求1所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述固定支座下部为柱状结构或喇叭状结构。

4.根据权利要求1所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述壳体外侧设置用于安装所述传感器的安装结构。

5.根据权利要求4所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述安装结构设置于所述壳体外侧前端，所述超声波振子在所述壳体内的安装位置相对于所述安装结构的安装位置靠后。

6.根据权利要求1所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述超声波振子与所述固定支座之间粘接有匹配层。

7.根据权利要求1所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述超声波振子侧面设置有金属屏蔽层。

8.根据权利要求1所述的超声波物位传感器，其特征在于，所述超声波振子的侧面或后部粘附有阻尼材料。

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