CN220120164U - 超声波换能器及超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波换能器及超声波流量计，包括安装基座、压电陶瓷、电路板及金属外壳。其中，安装基座设有第一安装槽及环形槽，第一安装槽位于环形槽的内侧；压电陶瓷设置于第一安装槽内；电路板与压电陶瓷电性连接；金属外壳盖设于第一安装槽上以封闭第一安装槽，金属外壳的侧边设有折弯部，折弯部伸入环形槽内并与环形槽的内壁固定连接。本申请中金属外壳的耐温抗冻性能更好，提高了超声波换能器及超声波流量计的适用性及可靠性；另外，折弯部与环形槽的内壁固定连接，使得金属外壳与安装基座的连接强度增加，且金属外壳的强度随着温度变化更小，提高了超声波换能器及超声波流量计的抗压性能及稳定性。

Description

超声波换能器及超声波流量计

技术领域

本实用新型涉及超声波流量检测领域，特别是涉及一种超声波换能器及超声波流量计。

背景技术

随着超声波换能器技术的不断发展，超声波换能器的应用领域也越来越高。其中，超声波换能器在水表应用领域的推广中，其对性能的要求越来越高，特别是对超声波换能器的耐温及抗压性能。但是，传统的超声波换能器无法满足在结冰状态-15℃及高温95℃等环境下正常使用。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的超声波换能器无法满足在结冰状态-15℃及高温95℃等环境下正常使用的问题，提供一种超声波换能器及超声波流量计。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种超声波换能器，包括：

安装基座，所述安装基座设有第一安装槽及环形槽，所述第一安装槽位于所述环形槽的内侧；

压电陶瓷，所述压电陶瓷设置于所述第一安装槽内；

电路板，所述电路板与所述压电陶瓷电性连接；及

金属外壳，所述金属外壳盖设于所述第一安装槽上以封闭所述第一安装槽，所述金属外壳的侧边设有折弯部，所述折弯部伸入所述环形槽内并与所述环形槽的内壁固定连接。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述超声波换能器还包括第一粘合件，所述第一粘合件用于将所述金属外壳固定在所述安装基座上。

在其中一个实施例中，所述超声波换能器还包括第二粘合件，所述第二粘合件填充于所述环形槽内以将所述折弯部与所述环形槽的内壁固定连接。

在其中一个实施例中，所述超声波换能器还包括第三粘合件，所述压电陶瓷与所述金属外壳之间、和/或所述压电陶瓷与所述第一安装槽的内侧壁之间设有所述第三粘合件。

在其中一个实施例中，所述压电陶瓷与所述第一安装槽的底壁抵触配合。

在其中一个实施例中，所述安装基座远离所述第一安装槽的一侧设有第二安装槽，所述电路板设置于所述第二安装槽内。

在其中一个实施例中，所述第一安装槽的底壁设有朝向靠近所述第二安装槽的方向延伸的凹槽。

在其中一个实施例中，所述超声波换能器还包括封口件，所述封口件设置于所述电路板远离所述第一安装槽的一侧以封闭所述第二安装槽。

在其中一个实施例中，所述超声波换能器还包括信号线，所述信号线的一端与所述电路板电性连接，所述信号线的另一端穿设于所述封口件并延伸至所述第二安装槽外；

所述超声波换能器还包括收线筒，所述收线筒的一端与所述封口件连接，所述收线筒用于收纳从所述封口件延伸出的所述信号线。

另一方面，提供了一种超声波流量计，包括所述的超声波换能器。

上述实施例中的超声波换能器及超声波流量计，使用时，压电陶瓷和电路板能够配合进行超声波信号的发送和接收。相对于传统的超声波换能器，一方面，本申请中金属外壳的耐温抗冻性能更好，保证超声波换能器在结冰状态-15℃及高温95℃等环境下均能够正常使用，提高了超声波换能器及超声波流量计的适用性及可靠性。另一方面，本申请中的金属外壳采用金属材料制成，使得金属外壳的强度随着温度变化更小，保证当环境温度变化时压电陶瓷和电路板能够稳定、可靠的配合进行超声波信号的发送和接收，提高了超声波换能器及超声波流量计的稳定性及可靠性。又一方面，本申请中金属外壳的折弯部与所述环形槽的内壁固定连接，使得金属外壳与安装基座之间的连接强度增加，提高了超声波换能器及超声波流量计的抗压性能。

附图说明

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

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例的超声波换能器的结构剖视图。

图2为图1的超声波换能器在去掉部分收线筒后的结构剖视图。

图3为图2中A部分的局部放大图。

附图标记说明：

10、超声波换能器；100、安装基座；110、第一安装槽；120、环形槽；130、第二安装槽；140、凹槽；200、压电陶瓷；300、电路板；400、金属外壳；410、折弯部；500、第一粘合件；600、第二粘合件；700、第三粘合件；800、封口件；900、信号线；1000、收线筒。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种超声波换能器10，包括安装基座100、压电陶瓷200、电路板300及金属外壳400。其中，安装基座100设有第一安装槽110及环形槽120，第一安装槽110位于环形槽120的内侧；压电陶瓷200设置于第一安装槽110内；电路板300与压电陶瓷200电性连接；金属外壳400盖设于第一安装槽110上以封闭第一安装槽110，金属外壳400的侧边设有折弯部410，折弯部410伸入环形槽120内并与环形槽120的内壁固定连接。

上述实施例中的超声波换能器10，使用时，压电陶瓷200和电路板300能够配合进行超声波信号的发送和接收。相对于传统的超声波换能器，一方面，本申请中金属外壳400的耐温抗冻性能更好，保证超声波换能器10在结冰状态-15℃及高温95℃等环境下均能够正常使用，提高了超声波换能器10的适用性及可靠性。另一方面，本申请中的金属外壳400采用金属材料制成，使得金属外壳400的强度随着温度变化更小，保证当环境温度变化时压电陶瓷200和电路板300能够稳定、可靠的配合进行超声波信号的发送和接收，提高了超声波换能器10的抗压性能及稳定性。又一方面，本申请中金属外壳400的折弯部410与环形槽120的内壁固定连接，使得金属外壳400与安装基座400之间的连接强度增加，提高了超声波换能器10的抗压性能。

其中，安装基座100可以是矩形基座、圆柱形基座或其他形状基座。安装基座100可以采用塑料材料、陶瓷材料(例如氧化铝或氧化锆)或其他材料制成。

其中，电路板300与压电陶瓷200电性连接，可以通过电缆、数据线、导线或其他电连接器件进行连接。

具体到本实施例中，压电陶瓷200设置为PZT压电陶瓷。电路板300可采用耐高温(Tg点大于180℃)的材料制成，以适应140℃以上的。如此，进一步提高了超声波换能器10的耐温抗冻性能及可靠性。

其中，金属外壳400可以铜外壳、铝外壳或其他采用薄层金属材质制成的外壳。折弯部410可以呈平面形状、弧面形状、波浪形状或其他形状。金属外壳400可以通过卡接、螺接、粘接或其他连接方式盖设于第一安装槽110上以封闭第一安装槽110。折弯部410可以通过卡接、螺接、粘接或其他连接方式与环形槽120的内壁固定连接。

如图1及图2所示，进一步地，超声波换能器10还包括第一粘合件500，第一粘合件500用于将金属外壳400固定在安装基座100上。如此，金属外壳400能够通过第一粘合件500稳定、可靠的粘接在安装基座100，提高了超声波换能器10装配的便利性。

其中，第一粘合件500可以设置为胶粘剂。具体到本实施例中，胶粘剂的材料至少包括玻璃浆料。如此，采用玻璃浆料的材质作为胶粘剂，使得胶粘剂的耐温抗冻性能增加。

如图2及图3所示，可选地，超声波换能器10还包括第二粘合件600，第二粘合件600填充于环形槽120内以将折弯部410与环形槽120的内壁固定连接。如此，金属外壳400与安装基座100之间的粘合面积增加，使得金属外壳400与安装基座100之间的连接强度增加，提高了超声波换能器10的抗压性能。

其中，第二粘合件600的组成材料与第一粘合件500的组成材料可以相同，也可以不同。具体到本实施例中，第二粘合件600的组成材料与第一粘合件500的组成材料相同。

具体到本实施例中，安装基座100包括相互连接的第一本体及第二本体，第一本体与第二本体均设置呈圆柱形，第二本体的外径大于第一本体的外径，第一安装槽110设置于第一本体远离第二本体的一侧，环形槽设置于第二本体靠近第一本体的一侧，金属外壳400的内轮廓形状与第一本体的外轮廓形状相适配，金属外壳400与第一本体的外壁之间设有第一粘合件500。如此，整个金属外壳400能够稳定、可靠的粘合在安装基座100上，提高了超声波换能器10的抗压性能。

如图2及图3所示，在一个实施例中，超声波换能器10还包括第三粘合件700，压电陶瓷200与金属外壳400之间设有第三粘合件700。如此，压电陶瓷200能够通过第三粘合件700与金属外壳400固定为一体，保证压电陶瓷200能够与电路板300稳定、可靠的配合进行超声波信号的发送和接收，提高了超声波换能器10的可靠性及稳定性。

如图2及图3所示，进一步地，超声波换能器10还包括第三粘合件700，压电陶瓷200与第一安装槽110的内侧壁之间设有第三粘合件700。如此，压电陶瓷200、安装基座100及金属外壳400能够通过第三粘合件700固定为一体，保证压电陶瓷200能够与电路板300稳定、可靠的配合进行超声波信号的发送和接收，提高了超声波换能器10的可靠性及稳定性。

其中，第三粘合件700的组成材料与第一粘合件500的组成材料可以相同，也可以不同。具体到本实施例中，第一粘合件500的组成材料、第二粘合件600的组成材料及第三粘合件700的组成材料均相同，且第一粘合件500与第二粘合件600及第三粘合件700均对应连接。如此，提高了超声波换能器10装配的便利性及抗压性能。

如图1及图2所示，可选地，压电陶瓷200与第一安装槽110的底壁抵触配合。如此，第一安装槽110的底壁能够为压电陶瓷200提供良好的支撑力，保证在较大的压力下(即压力在6MPa及以上)，压电陶瓷200并不会直接与金属外壳400形变分离，通过压电陶瓷200，能够将金属外壳400受到的压力转移分担至安装基座100上，从而保证超声波换能器10在水结冰后的管段内不失效，提高超声波换能器10的耐热抗冻性能及适应性。

如图1及图2所示，在一个实施例中，安装基座100远离第一安装槽110的一侧设有第二安装槽130，电路板300设置于第二安装槽130内。如此，电路板300能够隐藏在安装基座100内，提高了超声波换能器10的可靠性。

如图1及图2所示，进一步地，第一安装槽110的底壁设有朝向靠近第二安装槽130的方向延伸的凹槽140。如此，凹槽140能够相当于填充在压电陶瓷200与电路板300之间的空气背衬，提高了超声波换能器10的可靠性。

如图1及图2所示，可选地，超声波换能器10还包括封口件800，封口件800设置于电路板300远离第一安装槽110的一侧以封闭第二安装槽130。如此，封口件800能够与安装基座100配合以将电路板300与外部环境分隔开，保证电路板300能够与压电陶瓷200配合进行超声波信号的发送和接收，提高了超声波换能器10的可靠性。

具体到本实施例中，封口件800采用耐高温(200℃以上)的硅胶胶粘剂。

如图1及图2，可选地，超声波换能器10还包括信号线900，信号线900的一端与电路板300电性连接，信号线900的另一端穿设于封口件800并延伸至第二安装槽130外。如此，电路板300能够通过信号线900与外部器件进行通信，提高了超声波换能器10的实用性。

其中，信号线900采用铁氟龙材料作为表皮，耐高温性能更好，可靠性高。具体到本实施例中，信号线900为两条。

如图1及图2所示，超声波换能器10还包括收线筒1000，收线筒1000的一端与封口件800连接，收线筒1000用于收纳从封口件延伸出的信号线900。如此，信号线900能够部分收纳在收线筒1000内，避免信号线900与外部器件发生缠绕，提高了超声波换能器10的可靠性。

在一个实施例中，提供了一种超声波流量计，包括上述任一个实施例中的超声波换能器10。

上述实施例中的超声波流量计，使用时，压电陶瓷200和电路板300能够配合进行超声波信号的发送和接收。相对于传统的超声波流量计，一方面，本申请中金属外壳400的耐温抗冻性能更好，保证超声波换能器10在结冰状态-15℃及高温95℃等环境下均能够正常使用，提高了超声波流量计的适用性及可靠性。另一方面，本申请中的金属外壳400采用金属材料制成，使得金属外壳400的强度随着温度变化更小，保证当环境温度变化时压电陶瓷200和电路板300能够稳定、可靠的配合进行发送和接收超声波信号，提高了超声波流量计的抗压性能及稳定性。又一方面，本申请中金属外壳400的折弯部410与环形槽120的内壁固定连接，使得金属外壳400与安装基座400之间的连接强度增加，提高了超声波流量计的抗压性能。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超声波换能器，其特征在于，包括：

安装基座，所述安装基座设有第一安装槽及环形槽，所述第一安装槽位于所述环形槽的内侧；

压电陶瓷，所述压电陶瓷设置于所述第一安装槽内；

电路板，所述电路板与所述压电陶瓷电性连接；及

金属外壳，所述金属外壳盖设于所述第一安装槽上以封闭所述第一安装槽，所述金属外壳的侧边设有折弯部，所述折弯部伸入所述环形槽内并与所述环形槽的内壁固定连接。

2.根据权利要求1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一粘合件，所述第一粘合件用于将所述金属外壳固定在所述安装基座上。

3.根据权利要求2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粘合件，所述第二粘合件填充于所述环形槽内以将所述折弯部与所述环形槽的内壁固定连接。

4.根据权利要求2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三粘合件，所述压电陶瓷与所述金属外壳之间、和/或所述压电陶瓷与所述第一安装槽的内侧壁之间设有所述第三粘合件。

5.根据权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于，所述压电陶瓷与所述第一安装槽的底壁抵触配合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的超声波换能器，其特征在于，所述安装基座远离所述第一安装槽的一侧设有第二安装槽，所述电路板设置于所述第二安装槽内。

7.根据权利要求6所述的超声波换能器，其特征在于，所述第一安装槽的底壁设有朝向靠近所述第二安装槽的方向延伸的凹槽。

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封口件，所述封口件设置于所述电路板远离所述第一安装槽的一侧以封闭所述第二安装槽。

9.根据权利要求8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信号线，所述信号线的一端与所述电路板电性连接，所述信号线的另一端穿设于所述封口件并延伸至所述第二安装槽外；

所述超声波换能器还包括收线筒，所述收线筒的一端与所述封口件连接，所述收线筒用于收纳从所述封口件延伸出的所述信号线。

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