LT4081B - Ultrasonic transducer - Google Patents

Description

Ultragarsinis keitiklis priklauso matavimo prietaisų sričiai, konkrečiai skysčio tekėjimo greičio ir lygio matavimui.

Yra žinomas pjezoelektrinis keitiklis turintis korpusą , nuosekliai įtaisytus jame protektorių, pjezoelementą ir dempferį, tarų protektoriaus ir pjezoelemento įtaisytas nustatyto storio tarminis elementas, kuriame yra skylės orientuotos statmenai pjezoelemento darbiniam paviršiui ir užpildytos skysčiu, tarpinio elemento aukštis lygus vienam ketvirčiui pjezoelemento bangos ilgio, o jo akustinė varža lygi pjezoelemento akustinei varžai, skysčio akustinė varža lygi protektoriaus akustinei varžai / žiūr. TSRS aut. liud. Nr.1772724 ,

GOI N 29/04, biul. N_r.40,I992m./.

Nurodytas pjezoelektrinis keitiklis neužtikrina patikimo darbo kintant slėgiui ir temperatūrai, kadangi jame nesuderinti atskirų elementų šiluminio plėtimosi koeficientai ir tuo pačiu neužtikrintas ilgalaikis skysčio ertmės hermetiškumas, be to, tarpinio elemento buvimas mažina perduodamo arba priimamo signalo energetinį lygį.

Yra žinomas ultragarsinis keitiklis, turintis korpusą ir jame išdėstytus pjezoelementą, protektorių ir dempferį,kuriame yra metalinis vamzdelis, įstatytas bendroje ašyje su dempferiu o jo atstumas nuo pjezoelemento yra nedidesnis už ultragarso bangos ilgį, storis nedidesnis ketvirčio bangos ilgio esant keitiklio rezonansiniam dažniui / žiūr. TSRS aut. liud.

Nr. I54S747, GOI N 29/04, biul. N_r.9, 1990 _m/.

Šio įrenginio trūkumas tas, kad jis neužtikrina reikiamo darbo patikimumo, kadangi metalinio vamzdelio panaudojimas šilumos nuvedimui negarantuoja stabilaus akustinio kontakto tarp protektoriaus ir pjezoelemento. Nesant suderintiems šių elementų šiluminiams plėtimosi koeficientams, kintant temperatūrai, jie nevienodai plečiasi arba traukiasi, todėl pasikeiLT 4081 B

-2čia jų paviršių tarpusavio sujungimo sąlygos, o tai iššaukia perduodamo arba priimamo signalo amplitudės ir formos kitimą.

Išradimo tikslas - darbo patikimumo padidinimas, užtikrinant stabilų akustinį kontaktą.

Šis tikslas pasiekiamas tuo , kad į ultragarsinį keitiklį, susidedantį iš korpuso, kuriame nuosekliai patalpinti protektorius, pjezoelementas ir dempferis, naujai įvesti užpildas, atraminis žiedas, atraminis diskas, laikiklis, kuris vienu galu sujungtas su korpusu, dangtelis, turintis sandarinimo žiedą, spaudiklį , tarpinę- ir sujungtas su laikiklio antruoju galu, be to, protektorius pagamintas iš medžiagos, kurios šiluminis ilgėjimo koeficientas lygus pjezoelemento Šiluminiam ilgėjimo koeficientui ir prispaustas atraminiu žiedu, dempferis yra kūgio formos,o užpildas, kurio šiluminis tūrio plėtimosi koeficientas artimas korpuso šiluminiam tūrio plėtimosi koeficientui,prispaustas atraminiu disku.

I brėž. pavaizduotas ultragarsinis keitiklis.

Ultragarsinis keitiklis susideda iš korpuso I , kuriame nuosekliai patalpinti protektorius 2, pjezoelementas 3 ir kūgio formos dempferis 4. Protektorius 2 pagamintas iš medžiagos, kurios šiluminis ilgėjimo koeficientas lygus pjezoelemento 3 šiluminiam ilgėjimo koeficientui .Taio pat ultragarsinį keitiklį sudaro užpildas 5, atraminis žiedas θ, atraminis diskas 7, laikiklis 8 , kuris vienu galu sujungtas su korpusu I . Užpildas 5 yra prispaustas atraminio disko 7 , o jo šiluminis tūrio plėtimosi koeficientas artimas korpuso I šiluminiam tūrio plėtimosi koeficientui. Dangtelis 9 , turintis sandarinimo žiedą 10 , spaudiklį II, nuosekliai patalpintus jo viduje ir taroinę Į2,per kurią jis prijungtas prie laikiklio & antrojo galo. Kabelis 13 sandariai aosoaustas sandarinimo

-3žiedu II.

Įrenginys dirba sekančiai.

Sužadinus pjezoelementą 3 elektriniu impulsu, jis generuoja ultragarsinius svyravimus, kurie viena kryptimi nėr protektorių 2 patenka į kontroliuojamą terpę, o kita kryptimi į dempferį 4. Kintant kontroliuojamos terpės temperatūrai ( 0 + 150 °C), stabilus akustinis kontaktas tarp ojezoelemento3ir protektoriaus 2 realizuojamas atitinkamai parenkant protektoriaus 2 medžiagą, kurios šiluminis ilgėjimo koeficientas būtų lygus ujezoelemento 3 šiluminiam ilgėjimo koeficientui. Tokiu būdu,šiems elementams plečiantis arba traukiantis,jų paviršių sujungimo sąlygos išlieka tokios pačios, o tuo pačiu išlieka vienodas ir akustinis kontaktas. Lydmetalio sluoksnis, kuris reikalingas paviršių sujungimui yra lygus arba mažesnis už dvigubą pjezoelemento 3 elektrodo sluoksnio storį ir šiuo atveju turi į kontakto kitimą nykstamai mažą įtaką.

Patentuojamame ultragarsiniame keitiklyje pjezoelemento 3 medžiaga yra PZT, j_Os šiluminio ilgėjimo koeficientas oC= ( 4,5 * 6,5) .10 °C ,0 protektorius 2 pagamintas iš lydinio su specialiomis šiluminėmis savybėmis, pvz. kovaro, kurio ( 4,6 + 5,5) . Ι0θ. °C~^’ , o jo storis yra lygus d * 0,5 n Λ , kur n- sveikas skaičius ,

JV - ultragarso bangos sklidimo ilgisi Ultragarsiniai svyravimai, patekę į dempferį 4, yra gesinami. Kad gęsinimas būtų efektyvesnis, dempferis A pagamintas kūgio formos su 90° kampu viršūnėje. Tokiu būdu, svyravimai, atsispindėję nuo kūgio sienelių, gęsina vieni kitus. Likusi svyravimų dalis galutinai gesinama užoilde 5, kuris, be to, dar priima ir dalį slėgio (0+ 2,5 MPg) apkrovos iš kontroliuojamos terpės pusės, todėl yra prispaustas atraminiu disku 7. Tam , kad ertmėje pripildytoje užpildu 5 nesusidarytų slėgis keičiantis temperatūrai, užpildo 5 ir korpuso I šiluminiai tūrio plėtimosi koeficientai turi būti artimi.

-4Patentuojamo ultragarsinio keitiklio atveju korousas I yra pagamintas iš bronzos, kurios šiluminis tūrio plėtimosi koeficientas — 60. 10 °C , o užpildas 5 pagamintas neorganinių klijų pagrindu ir jOy^⁼66.I0~^°C^. Tokia keitiklio konstrukcija leidžia jį eksploatuoti padidintos drėgmės aplinkoje, kadangi laidų sujungimo ertmė sandarinama dangtelio9su jame esančiais tarpine 12, spaudikliu II ir sandarinimo žiedu 10, pagalba.Perstu miant spaudiklį II ašine kryptimi, sandarinimo žiedas 10 deformuojasi ir sandariai apspaudžia kabelio 15 apvalkalą. Savo ruožtu keitiklio kornuso I hermetiškumas iš kontroliuojamos ternės nusės užtikrinamas prispaudžiant atraminiu žiedu 6 protektorių 2,

Tokiu būdu natentuojamo ultragarsinio keitiklio konstrukcija užtikrina ilgalaikį, stabilų akustinį kontaktą tarp njezoelemento 5 ir protektoriaus 2 nepaisant temperatūros ir slėgio kitimo iš kontroliuojamos terpės nusės, tuo našiu eliminuoja šių poveikių įtaką į nerduodamo arba priimamo signalo amplitudę ir formą. Panaudoti sandarinimo elementai leidžia eksnloatuoti keitiklį padidintos drėgmės anlinkoje.

Claims (1)

1. IŠRADIMO APIBRĖŽTIS

   Ultragarsinis keitiklis,susidedantis iš korpuso, kuriame nuosekliai patalpinti protektorius, pjezoelementas ir demnferis, besiskiriantis tuo, kad į jį naujai Įvesti atraminis žiedas, užpildas, atraminis diskas,kurie nuosekliai oatalpinti korouse, laikiklis, kuris vienu galu sujungtas su korpusu, dangtelis, turintis sandarinimo žiedą spaudiklį, nuosekliai natalnintus jo viduje ir tarpinę,nėr kurią jis sujungtas su laikiklio antruoju galu, be to, protektorius negamintas iš medžiagos, kurios šiluminis ilgėjimo koeficientas lygus pjezoelemento šiluminiam ilgėjimo koeficientui ir prisnaustas atraminiu žiedu, demnferis yra kūgio formos, o užpildas, kurio šiluminis tūrio nlėtimosi koeficientas artimas kornuso šiluminiam tūrio plėtimosi koeficientui, prisnaustas atraminiu disku.