CN214471090U - 一种水密性壳体结构及具有其的超声换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水密性壳体结构及具有其的超声换能器，所述水密性壳体结构包括：筒状体，沿所述筒状体的轴向所述筒状体具有第一筒状体部和第二筒状体部；所述第一筒状体部的底端为封口端；所述第二筒状体部的顶端为开口端，所述第二筒状体部的顶端的筒壁开有至少一个凹槽，所述凹槽自所述第二筒状体部的顶端的端面延伸。本水密性壳体结构能够有效增加超声换能器的水密性。

Description

一种水密性壳体结构及具有其的超声换能器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种水密性壳体结构及具有其的超声换能器。

背景技术

超声波应用于流量测量主要是依靠超声波入射到流体后，在流体中传播的超声波就携带有流体的流速信息，利用接收到的超声波信号就可以换算出流体的流速和流量。超声流量计就是基于这种原理制作而成。超声波流量计作为一种新型、非接触流量测量仪表不仅应用于工业流体计量中，而且它在医疗、河流、海洋监测等计量领域也有广泛的应用。超声波流量计可用于多种介质的流量测量，尤其对具有腐蚀性、高粘度、非导电等特性的流体流量测量有显著的优势。

超声换能器是流量计的核心部件，实现着电能和声能之间的转换，可用于液体流量和气体流量的计量。流量计用超声换能器的制作一般是先将压电晶片与电路板粘接在一起，引出两根导线，之后再将压电晶片与电路板放入塑料壳体中，之后再用灌封胶灌封完成。另外，由于换能器压电晶片接触壳体之间会有阻抗不匹配的问题，会导致超声波在换能器与壳体的交界面发生反射，为解决阻抗不匹配问题，往往会在放压电晶片之前先倒入一层具有一定特性阻抗的匹配层材料，但现有的壳体结构很难实现对匹配层厚度的控制。另外，流量计用的超声传感器一般会在潮湿、有水气的环境下工作，在长期的使用过程中，灌封胶与塑料壳体之间难免会出现有热胀冷缩等因素导致的缝隙，一旦水气经由缝隙进入换能器内部，会侵蚀电路板、压电晶片，影响超声换能器性能，甚至会使换能器失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水密性壳体结构和超声换能器，本水密性壳体结构能够有效增加超声换能器的水密性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种水密性壳体结构，所述水密性壳体结构包括：筒状体，沿所述筒状体的轴向所述筒状体具有第一筒状体部和第二筒状体部；所述第一筒状体部的底端为封口端；所述第二筒状体部的顶端为开口端，所述第二筒状体部的顶端的筒壁开有至少一个凹槽，所述凹槽自所述第二筒状体部的顶端的端面延伸。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，所述第二筒状体部的筒壁厚度大于所述第一筒状体部的筒壁厚度；所述凹槽呈环形。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，所述第一筒状体部的内腔壁上开设有至少一个沟槽和/或所述第二筒状体部的内腔壁上开设有至少一个沟槽。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，所述第一筒状体部的内腔底部开设有安装槽。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，所述凹槽的内槽壁的高度小于所述凹槽的外槽壁的高度。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，每个所述凹槽的深度不同，所述凹槽与所述第二筒状体部的中心线之间的距离越小则所述凹槽的深度越深。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，所述凹槽的开设方向与所述第二筒状体部的中心线平行，所述凹槽的个数为两个。

进一步地，在上述的水密性壳体结构中，所述第一筒状体部和所述第二筒状体部均为圆柱形筒状结构；所述第二筒状体部的外径大于所述第一筒状体部的外径，所述第二筒状体部的内径等于所述第一筒状体部的内径。

本实用新型另一方面提供了一种超声换能器，包括本实用新型实施例提供的水密性壳体结构。

进一步地，在上述的超声换能器中，还包括匹配层、压电晶片、电路板和灌封胶；所述匹配层安装在所述第一筒状体部的内腔底部开设的安装槽中，且所述安装槽的深度与所述匹配层的厚度相等；所述压电晶片和所述电路板均安装在所述第一筒状体部的内腔中，且所述压电晶片位于所述匹配层和所述电路板之间，所述电路板位于沟槽的下方；所述灌封胶灌入所述第二筒状体部的内腔、所述第一筒状体部的内腔、所述凹槽和所述沟槽中。

分析可知，本实用新型公开一种水密性壳体结构和超声换能器的实施例实现了如下技术效果：

本水密性壳体结构中的安装槽既能对超声换能器中的压电晶片起到定位作用，又能保证放入的匹配层材料厚度满足要求，实现对匹配层厚度的控制度量。凹槽可以确保当灌封胶与壳体之间产生缝隙时，水气进入后，会先进入凹槽中聚集，保证了超声换能器的水密性。同时，在第一筒状体部的内腔壁上和第二筒状体部的内腔壁上开设有至少一个沟槽，沟槽能够进一步阻止水气接触超声换能器的电路板和压电晶片。本水密性壳体结构能够有效增加超声换能器的水密性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的剖视图；

图2为本实用新型一实施例中水密性壳体结构的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例的剖视图。

附图标记说明：

1-匹配层，2-压电晶片，3-电路板，4-第二筒状体部，41-凹槽，42-内槽壁，43-外槽壁，5-灌封胶，6-导线，7-第一筒状体部，71-安装槽，72-沟槽。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为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而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种水密性壳体结构，水密性壳体结构包括：筒状体，沿筒状体的轴向筒状体具有第一筒状体部7和第二筒状体部4；第一筒状体部7的底端为封口端；第二筒状体部4的顶端为开口端，第二筒状体部4的顶端的筒壁开有至少一个凹槽41，凹槽41自第二筒状体部4的顶端的端面延伸。

在上述实施例中，本水密性壳体结构为筒状体结构，筒状体是由一个第二筒状体部4和一个第一筒状体部7互相连通而成，第一筒状体部7的底端封闭，第二筒状体部4的顶端开口，这样使本水密性壳体结构内部形成密封的腔体结构。在第二筒状体部4的顶端的筒壁开有至少一个凹槽41，凹槽41自第二筒状体部4的顶端的端面向下延伸，其中，凹槽41的数量可以一个或多个，例如两个或三个等，凹槽41的具体数量可根据第二筒状体部4的尺寸大小来确定，即不同数量的凹槽与第二筒状体部4的中心线之间的距离不同。当本水密性壳体结构用于超声换能器时，凹槽41可以确保当超声换能器中的灌封胶5与壳体之间产生缝隙时，水气进入后，会先进入凹槽41中聚集，保证了超声换能器的水密性。本水密性壳体结构能够有效增加超声换能器的水密性。

其中，当本水密性壳体结构用于超声换能器时，筒状体的具体形状根据匹配层1、压电晶片2及电路板3的形状而定，例如，筒状体可以为圆柱形筒状结构、椭圆形筒状结构或矩形筒状结构等。优选地，如图1至图3所示，在本实用新型一个实施例中，筒状体为圆柱形筒状结构、即第一筒状体部7和第二筒状体部4均为圆柱形筒状结构。同时，本水密性壳体结构为一体成型制造而成，一体成型制造可以使本结构水密性更好。

另外，凹槽41自第二筒状体部4的顶端的端面延伸、即在第二筒状体部4的顶端面的筒壁处向下开设至少一个凹槽41。这里凹槽41的开设方向与第二筒状体部4的中心线之间的夹角的范围为小于90°、即凹槽41的中心线与第二筒状体部4的中心线之间的夹角的范围为小于90°，为了使凹槽41更好的聚集壳体结构中的水分，确保本水密性壳体结构的水密性，本实施例中形凹槽41的开设方向与第二筒状体部4的中心线平行、即凹槽41的开设方向与第二筒状体部4的中心线之间的夹角为0°。凹槽可以为连续的凹槽，即为整个的环形凹槽，在其他的实施例中，凹槽可以为断续的凹槽，此时也呈环形。优选为整个的环形凹槽。

优选地，为了便于在第二筒状体部4的顶端的筒壁上开设凹槽41，如图1至图4所示，在本实用新型一个实施例中，第二筒状体部4的筒壁厚度大于第一筒状体部7的筒壁厚度。这样可以在第二筒状体部4的筒壁上至少开设一个凹槽41，还能减少第一筒状体部7所占的体积，当筒状体为圆柱形筒状结构时，第二筒状体部4的外径大于第一筒状体部7的外径，第二筒状体部4的内径等于第一筒状体部7的内径。

优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，第一筒状体部7的内腔壁上和/或第二筒状体部4的内腔壁上开设有至少一个沟槽72。沟槽72围绕内腔壁设置一周，当本水密性壳体结构用于超声换能器时，可以进一步阻止水气接触超声换能器的电路板3和压电晶片2。优选地，在本实用新型一个实施例中，在第一筒状体部7的内腔壁上开设有一个沟槽72。

优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，每个凹槽41的深度不同，凹槽41与第二筒状体部4的中心线之间的距离越小则凹槽41的深度越深。每个凹槽41的深度是不同的，越靠近第二筒状体部4的中心线，凹槽41的深度越深，当本水密性壳体结构用于超声换能器时，水气进入壳体结构后，会先在第一个凹槽41处聚集，当进入的水气较多时，水气会进入第二个凹槽41、第三个凹槽41，这样保证了超声换能器的水密性。这里，第一个凹槽41是指最外侧的那个凹槽、即距第二筒状体部4的中心线远且深度浅的那个凹槽。优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，凹槽41的个数为两个。需要说明的是，凹槽的深度指的是凹槽的槽底与第二筒状体部4的顶端的端面之间的距离。

优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，凹槽41的内槽壁42的高度小于凹槽41的外槽壁43的高度。这里内槽壁42是指一个凹槽41内距离第二筒状体部4的中心线近的那个内壁面，外槽壁43是指该凹槽41内距离第二筒状体部4的中心线远的那个内壁面。通过设置凹槽41的内槽壁42的高度小于外槽壁43的高度，可以使相邻的两个凹槽41中深度更深的一个凹槽41的槽口面的位置低于深度浅的一个凹槽41的槽口面。当本水密性壳体结构用于超声换能器时，这样能够确保超声换能器进入的水气较多时，水气在第一个凹槽41处聚集满后，使水汽更容易进入第二个凹槽41、第三个凹槽41，这样保证了超声换能器的水密性。需要说明的是，凹槽的内槽壁或外槽壁的高度指的是内槽壁或外槽壁相对于第一筒体部的底端的高度或第二筒体部的底端的高度，

优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，第一筒状体部7的内腔底部开设有安装槽71。开设安装槽71使第一筒状体部7的内腔底部形成一圈台阶，台阶的高度就是安装槽71的深度。当本水密性壳体结构用于超声换能器时，超声换能器中的匹配层1安装在安装槽71中，这样使安装槽71既能实现对压电晶片2的定位，又能保证放入的匹配层1材料厚度满足要求，实现对匹配层1厚度的控制度量。其中，安装槽71的形状由匹配层1的形状而定，优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，匹配层1为圆饼形结构，相应地安装槽71为圆形槽结构。

优选地，如图4所示，在本实用新型一个实施例中，第二筒状体部4的筒壁厚度等于第一筒状体部7的筒壁厚度，也就是说本水密性壳体结构可以只由底端封闭及顶端开口第一筒状体部7构成。同样在第一筒状体部7的内腔壁上开设有至少一个沟槽72来增加本结构的水密性，在第一筒状体部7的内腔底部开设安装槽71来实现对压电晶片2的定位，保证放入的匹配层1材料厚度满足要求，实现对匹配层1厚度的控制度量。本实用新型提供了一种超声换能器，包括本实用新型实施例提供的水密性壳体结构。

如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种超声换能器，还包括匹配层1、压电晶片2、电路板3和灌封胶5，匹配层1安装在安装槽71中，且安装槽71的深度与匹配层1的厚度相等；压电晶片2和电路板3均安装在第一筒状体部7的内腔中，且压电晶片2位于匹配层1和电路板3之间，电路板3位于沟槽72的下方；灌封胶5灌入第二筒状体部4的内腔、第一筒状体部7的内腔、凹槽41和沟槽72中。

在上述实施例中，超声换能器在制作时一般是先将压电晶片2与电路板3粘接在一起并引出导线6，再将压电晶片2、电路板3和导线6放入壳体结构中，之后再用灌封胶5灌封完成，在本实施例中，匹配层1安装在安装槽71中，安装槽71的深度与匹配层1的厚度相等，这样既能实现对压电晶片2的定位，又能保证放入的匹配层1材料厚度满足要求，实现对匹配层1厚度的控制度量。将电路板3与压电晶片2进行软连接、即压电晶片2与电路板3之间没有用胶水粘一起的，两者是分开的，再从电路板3上引出导线6，随后将组合好的压电晶片2、电路板3和导线6均安装在第一筒状体部7的内腔中，且压电晶片2与匹配层1接触，压电晶片2位于匹配层1和电路板3之间，沟槽72位于电路板3的上方，这样能够进一步阻止水气接触超声换能器的电路板3和压电晶片2。再将灌封胶5灌入第二筒状体部4的内腔、第一筒状体部7的内腔、凹槽41和沟槽72中。此处电路板3有两个作用，一个是引电极，另一个作用是把压电晶片2与灌封胶5隔离开，这里的电路板3与压电晶片2是软连接，换能器相当于是空气背衬，提高灵敏度。超声换能器在使用过程中，由于水密性壳体结构中的凹槽41的内槽壁42的高度小于外槽壁43的高度，可以使相邻的两个凹槽41中深度更深的一个凹槽41的槽口面的位置低于深度浅的一个凹槽41的槽口面，这样能够确保当超声换能器进入的水气较多时，水气在第一个凹槽41处聚集满后，使水汽更容易进入第二个凹槽41、第三个凹槽41，这样保证了超声换能器的水密性。同时，每个凹槽41的深度是不同的，越靠近第二筒状体部4的中心线，凹槽41的深度越深，这样就能保证当灌封胶5与壳体之间产生缝隙，水气进入后，会先在第一个凹槽41处聚集，当进入的水气较多时，水气会进入第二个凹槽41、第三个凹槽41，这样保证了超声换能器的水密性。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：本水密性壳体结构是由一个第二筒状体部4和一个第一筒状体部7互相连通而成的筒状体结构，这样使本水密性壳体结构内部形成密封的腔体结构。第一筒状体部7的内腔底部开设有安装槽71，安装槽71的深度与匹配层1的厚度相等，安装槽71既能对压电晶片2起到定位作用，又能保证放入的匹配层1材料厚度满足要求，实现对匹配层1厚度的控制度量。第二筒状体部4的顶端的筒壁上开设有至少一个凹槽41，凹槽41可以确保当灌封胶5与壳体之间产生缝隙时，水气进入后，会先进入凹槽41中聚集，保证了超声换能器的水密性。在第一筒状体部7的内腔壁上和第二筒状体部4的内腔壁上开设至少一个沟槽72，沟槽72围绕第一筒状体部7的内腔壁设置一周，沟槽72位于电路板3的上方沟槽72，这样能够进一步阻止水气接触超声换能器的电路板3和压电晶片2。本水密性壳体结构能够有效增加超声换能器的水密性。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水密性壳体结构，其特征在于，所述水密性壳体结构包括：筒状体，沿所述筒状体的轴向所述筒状体具有第一筒状体部和第二筒状体部；

所述第一筒状体部的底端为封口端；

所述第二筒状体部的顶端为开口端，所述第二筒状体部的顶端的筒壁开有至少一个凹槽，所述凹槽自所述第二筒状体部的顶端的端面延伸。

2.根据权利要求1所述的水密性壳体结构，其特征在于，所述第二筒状体部的筒壁厚度大于所述第一筒状体部的筒壁厚度；

所述凹槽呈环形。

3.根据权利要求1所述的水密性壳体结构，其特征在于，所述第一筒状体部的内腔壁上开设有至少一个沟槽和/或所述第二筒状体部的内腔壁上开设有至少一个沟槽。

4.根据权利要求1所述的水密性壳体结构，其特征在于，所述第一筒状体部的内腔底部开设有安装槽。

5.根据权利要求1所述的水密性壳体结构，其特征在于，所述凹槽的内槽壁的高度小于所述凹槽的外槽壁的高度。

6.根据权利要求1、2或5中任一项所述的水密性壳体结构，其特征在于，每个所述凹槽的深度不同，所述凹槽与所述第二筒状体部的中心线之间的距离越小则所述凹槽的深度越深。

7.根据权利要求6所述的水密性壳体结构，其特征在于，所述凹槽的开设方向与所述第二筒状体部的中心线平行，所述凹槽的个数为两个。

8.根据权利要求2所述的水密性壳体结构，其特征在于，所述第一筒状体部和所述第二筒状体部均为圆柱形筒状结构；

所述第二筒状体部的外径大于所述第一筒状体部的外径，所述第二筒状体部的内径等于所述第一筒状体部的内径。

9.一种超声换能器，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的水密性壳体结构。

10.根据权利要求9所述的超声换能器，其特征在于，还包括匹配层、压电晶片、电路板和灌封胶；

所述匹配层安装在所述第一筒状体部的内腔底部开设的安装槽中，且所述安装槽的深度与所述匹配层的厚度相等；

所述压电晶片和所述电路板均安装在所述第一筒状体部的内腔中，且所述压电晶片位于所述匹配层和所述电路板之间，所述电路板位于沟槽的下方；

所述灌封胶灌入所述第二筒状体部的内腔、所述第一筒状体部的内腔、所述凹槽和所述沟槽中。

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