CN218443993U - 超声波换能器及超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本申请涉及超声波流量计技术领域，尤其是涉及一种超声波换能器及超声波流量计，超声波换能器包括：换能器主体，经安装口伸入管段的内部；转接板，转接板设置于安装口，换能器主体与转接板电连接信号线，信号线与转接板电连接，信号线延伸至管段以外。本申请提供的超声波换能器结构简单，可作为一个整体与管段进行组织，较大程度上简化了换能器与管段之间组装工序的复杂程度，也不需要过多关注组装精度，有助于提高组装良品率，避免成本浪费。

Description

超声波换能器及超声波流量计

技术领域

本申请涉及超声波流量计技术领域，尤其是涉及一种超声波换能器及超声波流量计。

背景技术

目前市场上普通超声波换能器形式单一，一般包括第一壳体、偶合剂、压电陶瓷、电路板，环氧树脂、电线，其在水表中的配合结构较为复杂，不仅增加了组装工序的复杂性、难以保证组装精度，增加了生产成本，而且需要配合采用反射片折射信号结构，进一步增加了成本，此外，此种结构超声波信号经过折射后，信号质量和强度有所衰减，且反射片在管段内增加水流阻力，造成压损较大，同时造成管道内流场复杂，湍流增多，流场紊乱，致使水表在测量上不稳定。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种超声波换能器及超声波流量计，以在一定程度上解决现有技术中存在的现有的换能器结构复杂，导致装配难度大，而且成本较高的技术问题。

本申请提供了一种超声波换能器，用于组装至管段内，所述管段形成有安装口，所述超声波换能器包括：

换能器主体，所述换能器主体经所述安装口伸入所述管段的内部；

转接板，所述转接板设置于所述安装口，所述换能器主体与所述转接板电连接；

信号线，所述信号线与所述转接板电连接，所述信号线延伸至所述管段以外。

在上述技术方案中，进一步地，所述换能器主体包括：

第一壳体；

压电陶瓷件，所述压电陶瓷件具有片状结构或平板结构，所述压电陶瓷件设置于所述第一壳体内；

第一引线，所述压电陶瓷件具有正极和负极，所述第一引线的一端与所正极连接，所述第一引线的另一端与所述转接板连接；

第二引线，所述第二引线的一端与所述负极连接，所述第二引线的另一端与所述转接板连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一壳体具有两端开口的筒结构，所述筒结构的侧壁形成有用于穿设所述第一引线和所述第二引线的穿线口；

所述第一壳体的筒结构的一端开口设置有信号收发器，所述信号收发器具有信号收发面，所述信号收发面为平面；

所述第一壳体的筒结构的另一端开口设置有分流器，所述分流器具有分流面，所述分流面为非平面。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述压电陶瓷件的一侧壁面与所述信号收发器朝向所述第一壳体内部的一侧壁面贴合。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述压电陶瓷件与所述分流器的内壁面之间设置有信号屏蔽件。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述超声波换能器还包括第二壳体，所述第二壳体的形状与所述安装口的形状相互适配，所述转接板设置于所述第二壳体内；

所述第一壳体与所述第二壳体之间设置有用于穿设所述第一引线和所述第二引线的穿设通道。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二壳体内填充有密封封盖。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述超声波换能器还包括密封件，所述密封件设置于所述第二壳体与所述安装口之间。

本申请还提供了一种超声波流量计，包括上述任一技术方案所述的超声波换能器，因而，具有该超声波换能器的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述超声波流量计还包括用于安装所述超声波换能器的管段，所述管段的侧壁设置有固定围壁，所述管段位于所述固定围壁内的部分侧壁间隔开设有第一安装口和第二安装口，所述第一安装口和所述第二安装口分别设置有所述超声波换能器；

所述超声波流量计还包括压板，所述压板设置于所述固定围壁内，用于将所述超声波换能器固定于所述第一安装口和所述第二安装口。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的超声波换能器包括：换能器主体，经安装口伸入管段的内部；

转接板，转接板设置于安装口，换能器主体与转接板电连接；

信号线，信号线与转接板电连接，信号线延伸至管段以外。

本申请提供的超声波换能器结构简单，可作为一个整体与管段进行组织，较大程度上简化了换能器与管段之间组装工序的复杂程度，也不需要过多关注组装精度，有助于提高组装良品率，避免成本浪费。

本申请提供的超声波流量计包括上述所述的超声波换能器因而，简化了本超声波流量计整体结构，显著降低了超声波换能器与管段的组装难度，而且有助于提高管段内的流场的稳定性，进而提高本超声波流量计测量结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的超声波换能器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的超声波换能器的部分结构示意图；

图3为本申请实施例提供的超声波换能器的又一部分结构示意图；

图4为本申请实施例提供的超声波流量计的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的超声波流量计的另一视角图；

图6为图5沿A-A的剖视图；

图7为本申请实施例提供的超声波流量计的部分结构示意图。

附图标记：

1-换能器主体，2-转接板，3-信号线，4-第一壳体，5-压电陶瓷件，6-第一引线，7-第二引线，8-第三壳体，9-信号收发面，10-分流器，11-固定凸部，12-分流面，13-第二壳体，14-凸起部，15-密封封盖，16-密封件，17-信号屏蔽件，18-管段，19-第一安装口，20-第二安装口，21-压板，22-固定围壁。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

下面参照图1至图7描述根据本申请的实施例一所述的超声波换能器及超声波流量计。

参见图1至图3所示，本申请的实施例提供了一种超声波换能器，本超声波换能器用于安装至管段的安装口内，当在管段内有工质(具体可以为液体工质)流经本超声波换能器时引起本超声波换能器的信号变化，以便测量管段内工质的流量等参数。具体地，本超声波换能器包括：换能器主体1、转接板2和信号线3，其中换能器主体1经管段18的安装口设置于管段18内，以便换能器主体1能够经安装口伸入管段18的内部以使工质能够流经换能器主体1，转接板2具体为PCB板，设置在安装口以外，换能器主体1与转接板2电连接，以使换能器主体1产生以及释放的信号能够被转接板2接收，信号线3与转接板2连接，用于将传递至转接板2的信号输送至外接设备，以便对换能器主体1释放的信号进行解析、处理等操作。

可见，本申请提供的超声波换能器结构简单，可作为一个整体与管段18进行组织，较大程度上简化了换能器与管段18之间组装工序的复杂程度，也不需要过多关注组装精度，有助于提高组装良品率，避免成本浪费。

进一步地，本申请实施例提供的超声波换能器还包括第二壳体13，换能器主体1包括第一壳体4，沿着竖直方向，第二壳体13位于第一壳体4的上方向，并且第二壳体13与第一壳体4之间设置有第三壳体8，优选地，第三壳体8的直径小于第一壳体4和第二壳体13的直径(或者说宽度)，更优选地，第一壳体4、第二壳体13和第三壳体8具有一体式结构，通过注塑或者其他方式一体加工成型，具有较好的密封性，避免有工质进入第一壳体4、第三壳体8和第二壳体13中。

进一步地，换能器主体1还包括设置在第一壳体4内的压电陶瓷件5、第一引线6和第二引线7，压电陶瓷件5具有正极和负极。压电陶瓷件5的正极通过第一引线6与转接板2连接，压电陶瓷件5的负极通过第二引线7与转接板2连接，优选地，第三壳体8的内部形成有穿设通道，第一引线6和第二引线7穿设在穿设通道内，穿设通道与第一壳体4连通。

进一步地，压电陶瓷件5均具有圆形的平板结构，两者在第一壳体4内相互面对且平行设置，第一壳体4具有筒结构，并且压电陶瓷件5轴线与第一壳体4的轴线共线或平行。

第一壳体4的筒结构的两端分别设置有信号收发器和分流器10，具体地，信号收发器具有平板结构，并且信号收发器的形状与第一壳体4的筒结构的端部开口的形状相同并适配，使得信号收发器能够封堵第一壳体4的一端，信号收发器的外表面作为信号收发面9，需要说明的是，信号收发面9为平面，压电陶瓷件5的一侧表面与信号收发器的内表面也就是朝向第一壳体4内部一侧壁面贴合，优选地，压电陶瓷件5背离信号收发器的一侧壁面通过耦合匹配胶固定在信号收发器的内壁面上，当有介质流经信号收到面时会引起压电陶瓷件5释放信号。

进一步地，压电陶瓷件5的背离信号收发器的一侧壁面面对分流器10设置，分流器10具有平板结构，分流器10的内壁面也就是朝向第一壳体4的内部一侧壁面设置有固定凸部11，优选地，分流器10的内壁面上的固定凸部11与压电陶瓷件5之间设置有信号屏蔽胶支撑的信号屏蔽件17，用于隔绝信号，避免工质流经分流器10时引发压电陶瓷件5触发异常信号，容易影响计量结果。

进一步地，分流器10的固定凸部11的形状与第一壳体4的端口的形状适配，使得分流器10能够封堵第一壳体4的端口，进而使得第一壳体4内部形成具有密封效果的容纳腔。分流器10的外表面作为分流面12，优选地，分流面12为锥面或者弧面，在工质流经分流器10的分流面12时，具有非平面的分流面12能够对工质起到扰流和导向的作用。

进一步地，第二壳体13具有顶端开口的槽体结构，该槽体结构的底部与第三壳体8内的穿设通道以及第一壳体4的内部空间连通。优选地，第二壳体13的槽结构的底部形成有台阶部，转接板2卡设在台阶部上，一方面能够提高转接板2在第三壳体8内的稳定性，另一方面为第一引线6和第二引线7提供连接空间，具体地，第一引线6和第二引线7通过焊接方式与转接板2上的引脚连接，而通过设置台阶部，使得转接板2的下方向形成有一定的空间，能够容纳第一引线6和第二引线7与转接板2之间的焊点，使得转接板2能够平稳地设置在第三壳体8内。

进一步地，第三壳体8的形状与管段18上的安装口的形状相适配，使得第三壳体8能够卡设在安装口上。优选地，第三壳体8的至少一侧壁面上形成有凸起部14，凸起部14沿着第三壳体8的高度方向延伸，安装口的内壁面形成有与凸起部14数量相同且形状适配的槽部，在安装本超声波换能器时，将凸起部14对准槽部，既能够起到导向作用，还能够保证第三壳体8相对安装口的稳定性，进而确保本超声波换能器相对管段18的稳定性。

进一步地，第三壳体8的内部还设置有密封封盖15，密封封盖15设置在转接板2的上方，优选地，密封封盖15由密封胶制成，与第三壳体8之间具有较好的密封性。密封封盖15形成有用于穿设信号线3的穿线孔，信号线3经穿线孔延伸至密封封盖15以外。

进一步地，本申请实施例提供的超声波换能器还包括密封件16，优选地，密封件16可以为常见的密封圈或密封垫，密封件16设置在第三壳体8的底部与管段18的安装口之间，确保两者之间的密封性，避免管段18内的工质经安装口发生渗漏或外溢。

实施例二

参见图4至图7所示，本申请的实施例二还提供一种超声波流量计，包括上述实施例一所述的超声波换能器，因而，具有该超声波换能器的全部有益技术效果，相同的技术特征及有益效果不再赘述。

进一步地，本申请实施例提供的超声波流量计还包括上述实施例一中的管段18。

进一步地，在管段18的部分侧壁上设置有固定围壁22，优选地，固定围壁22与管段18的外壁面通过焊接的方式固定连接，或者固定围壁22与管段18采用一体成型的加工方式以使两者具有一体式结构。在固定围壁22所限定的范围，管段18的侧壁间隔设置有第一安装口19和第二安装口20，第一安装口19和第二安装口20各自设置有一个超声波换能器，并且在管段18的内部，两个超声波换能器的换能器主体1的信号面相互面对设置，两个信号面分别为信号发射面和信号接受面，以符合超声波流量计的工作原理。

进一步地，本申请实施例提供的超声波流量计还包括压板21，压板21与固定围壁22形成的槽体的形状适配，将压板21安置于固定围壁22内并位于第三壳体8的上方，然后通过螺钉或者其他形式的紧固件固定在管段18上，以将两个超声波换能器封装在固定围壁22内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种超声波换能器，用于组装至管段内，所述管段形成有安装口，其特征在于，所述超声波换能器包括：

换能器主体，所述换能器主体经所述安装口伸入所述管段的内部；

转接板，所述转接板设置于所述安装口，所述换能器主体与所述转接板电连接；

信号线，所述信号线与所述转接板电连接，所述信号线延伸至所述管段以外。

2.根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述换能器主体包括：

第一壳体；

压电陶瓷件，所述压电陶瓷件具有片状结构或平板结构，所述压电陶瓷件设置于所述第一壳体内；

第一引线，所述压电陶瓷件具有正极和负极，所述第一引线的一端与所正极连接，所述第一引线的另一端与所述转接板连接；

第二引线，所述第二引线的一端与所述负极连接，所述第二引线的另一端与所述转接板连接。

3.根据权利要求2所述的超声波换能器，其特征在于，所述第一壳体具有两端开口的筒结构，所述筒结构的侧壁形成有用于穿设所述第一引线和所述第二引线的穿线口；

所述第一壳体的筒结构的一端开口设置有信号收发器，所述信号收发器具有信号收发面，所述信号收发面为平面；

所述第一壳体的筒结构的另一端开口设置有分流器，所述分流器具有分流面，所述分流面为非平面。

4.根据权利要求3所述的超声波换能器，其特征在于，所述压电陶瓷件的一侧壁面与所述信号收发器朝向所述第一壳体内部的一侧壁面贴合。

5.根据权利要求3所述的超声波换能器，其特征在于，所述压电陶瓷件与所述分流器的内壁面之间设置有信号屏蔽件。

6.根据权利要求5所述的超声波换能器，其特征在于，所述超声波换能器还包括第二壳体，所述第二壳体的形状与所述安装口的形状相互适配，所述转接板设置于所述第二壳体内；

所述第一壳体与所述第二壳体之间设置有用于穿设所述第一引线和所述第二引线的穿设通道。

7.根据权利要求6所述的超声波换能器，其特征在于，所述第二壳体内填充有密封封盖。

8.根据权利要求6所述的超声波换能器，其特征在于，所述超声波换能器还包括密封件，所述密封件设置于所述第二壳体与所述安装口之间。

9.一种超声波流量计，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的超声波换能器。

10.根据权利要求9所述的超声波流量计，其特征在于，所述超声波流量计还包括用于安装所述超声波换能器的管段，所述管段的侧壁设置有固定围壁，所述管段位于所述固定围壁内的部分侧壁间隔开设有第一安装口和第二安装口，所述第一安装口和所述第二安装口分别设置有所述超声波换能器；

所述超声波流量计还包括压板，所述压板设置于所述固定围壁内，用于将所述超声波换能器固定于所述第一安装口和所述第二安装口。

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