CN2670012Y - 耐腐型超声波换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种可以应用于强腐蚀介质浓度分析仪中的超声波换能器。它主要包括密封设置于换能器外壳内筒一端的换能元件及发射面，与换能器外壳连接的测量筒，设置于测量筒另一端的带有反射面的反射器。通过结构设计和材料的选择，达到实用方便，适合多种工况的耐腐蚀型超声波换能器。

Description

耐腐型超声波换能器

                       技术领域

本实用新型属于分析仪表中的传感器，具体涉及一种可以应用于强腐蚀介质浓度分析仪中的超声波换能器。

                       背景技术

在运用超声波测量强腐蚀介质(如浓硝酸、浓硫酸)浓度的分析仪中，换能器的材质和结构是换能器能否长期正常工作的关键所在。通常的超声波换能器由于其应用的领域不同，其产生的超声波频率和适用的被测介质都不能满足强腐蚀介质的要求。

                       发明内容

本实用新型通过对换能器结构的设计和所用材料的选择，设计出一种实用方便，适合多种工况的耐腐蚀型超声波换能器。

本实用新型主要包括：密封设置于换能器外壳内筒一端的换能元件及发射面，与换能器外壳连接的测量筒，设置于测量筒另一端的带有反射面的反射器。

本实用新型可以采用具有压电效应的压电陶瓷圆片作为换能元件，将电脉冲转换成机械振动产生(超声波)，反之也可将作用在压电陶瓷圆片上的超声波转换成电信号，超声波在收发面和反射面来回传播。所用的压电陶瓷为锆钛酸钻晶片厚度为1.5mm，直径20mm。

本换能器采用收发合用的换能元件(压电陶瓷晶片)，即超声波的发射和接收由同一换能元件(压电陶瓷晶片)实现，从而简化了换能器的结构。整个换能器由多个部件组合而成，通过螺纹及密封垫相互配合组成一个整体。换能器的各个部件为独立加工件，并可以方便地拆卸。从而使得各个部件的加工工序简单易行。这样在修理和调试的过程中可方便地更换个别部件，而无需整体更换。换能器与工艺过程的连接采用法兰安装方式，以便适合于各种工艺过程。

本实用新型换能器的外壳采用聚四氟乙烯，可以适合于大多数的强腐蚀性介质；收发面采用平面玻璃，可以保证收发的平整和耐腐性能；密封面采用平面膨胀性聚四氟乙烯；连接法兰的材质可依据被测介质的不同而定，例如，对于浓硝酸可采用高纯铝，对于浓硫酸则可采用316L。

                       附图说明

附图1为本实用新型实施例结构示意简图，图中，1-测量筒；2-换能器外壳；3-连接法兰；4-发射面密封垫；5-发射面；6-压电晶体；7-密封压环；8-晶体压紧螺栓；9-连接法兰压紧螺母；10-密封压盖；11-换能器密封垫；12-反射器外壳；13-反射器压紧螺母；14-反射面。

                     具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本实用新型加以详细描述。

发射面5与反射面14之间利用测量筒1实现二者的相对固定，以保证二者之间距离恒定，同时测量筒1也为超声波的传播提供了一个通道。侧面均布的小孔可以使被测介质不断被置换；发射面5与换能器之间的密封垫4采用膨胀型聚四氟乙烯，利用密封压盖10和密封压环7的压紧作用实现发射面5与换能器之间密封；压电晶体6与发射面5之间的耦合采用高温硅脂作耦合剂，并通过晶体压紧螺栓8使压电晶体6与发射面5紧密配合，耦合层中不得有气泡存在；换能器与连接法兰3之间的密封是采用换能器外壳2上M40×2粗牙螺纹与连接法兰压紧螺母9的配合达到密封目的，密封垫11为膨胀型聚四氟乙烯；反射面14安装在反射器外壳12中，利用反射面压紧螺母13加以固定，不需另加密封垫。

本实用新型的换能器需要和特定的电路配合使用。电路应首先在换能元件(压电陶瓷晶片)的二根引线上施加一尖脉冲(发射脉冲)，触发换能元件(压电陶瓷晶片)，使之产生超声振动(超声波的发射)。该超声波经过测量筒中的被测介质达到反射面后又被反射回发射面，并通过发射面作用在换能元件(压电陶瓷晶片)上产生相应的脉冲(接收脉冲)，再由电子电路测出发射脉冲与接收脉冲之间的时间差，即超声波在被测介质中传播的时间，并由此求出超声波在被测介质中传播的速度。

将该方法应用在硝酸浓度的测量中，就是依据超声波在硝酸介质在中的传播速度与浓度的关系，求出硝酸浓度。

Claims (3)

1、一种耐腐蚀型超声波换能器，其特征在于它主要包括密封设置于换能器外壳内筒一端的换能元件及发射面，与换能器外壳连接的测量筒，设置于测量筒另一端的带有反射面的反射器。

2、一种如权利要求1所述的耐腐蚀型超声波换能器，其特征在于换能元件是压电陶瓷。

3、一种如权利要求2所述的耐腐蚀型超声波换能器，其特征在于压电陶瓷是厚度为1.5mm，直径20mm的锆钛酸钻晶片。