RU429U1 - Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter - Google Patents
Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU429U1 RU429U1 RU93040938/10U RU93040938U RU429U1 RU 429 U1 RU429 U1 RU 429U1 RU 93040938/10 U RU93040938/10 U RU 93040938/10U RU 93040938 U RU93040938 U RU 93040938U RU 429 U1 RU429 U1 RU 429U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- piezoelectric
- lamda1
- thickness
- flow meter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Ультразвуковой датчик для расходомера холодной и горячей воды, содержащая пьезокерамический элемент с двумя электродами, один из которых соединен корпусом, а другой - с генератором и приемником, титановую мембрану, расположенную в цилиндрическом металлическом корпусе и имеющую акустический контакт с пьезоэлементом и водой, демпфер, прилегающий к пьезоэлементу со стороны электрода, имеющего вывод к генератору, отличающийся тем, что пьезоэлемент выполнен из анизотропной пьезокерамики с параметрами: коэффициент электромеханической связи толщиной моды колебаний К1 = 0,45 - 0,6, коэффициент электромеханической связи радиальной моды колебаний Кр = 0 - 0,05, продольная пьезочувствительность g33 = (40-100) (мВ*М)/Н, изменение g33 в интервале 125 ± 25°С составляет 3 - 10%, механическая добротность толщинной моды колебаний См /t/ = 5 -10, демпфер выполнен из материала со звуковым сопротивлением Zд = (1,3 - 1,5)*10^6 кг/м2 с, в нижней части корпуса параллельно плоскости мембраны выполнен паз, в котором размещены два диэлектрических согласующих слоя со звуковыми сопротивлениями Zc1 = (5,6 - 6,0)*10^6 кГ/м2с и Zc2 = (2,5 - 3,0)*10^6 кГ/м2 с толщинами hс1=(лямда1/8)-(лямда1/4) и hс2=(лямда2/8)-(лямда2/4), где лямда1, 2 - длина акустических волн в слоях, глубина паза на толщине двух согласующих слоев.An ultrasonic sensor for a cold and hot water flow meter, containing a piezoceramic element with two electrodes, one of which is connected to the housing, and the other to the generator and receiver, a titanium membrane located in a cylindrical metal case and having acoustic contact with the piezoelectric element and water, a damper adjacent to the piezoelectric element from the side of the electrode having a conclusion to the generator, characterized in that the piezoelectric element is made of anisotropic piezoceramics with the parameters: electromechanical coupling coefficient and the thickness of the vibration mode K1 = 0.45 - 0.6, the electromechanical coupling coefficient of the radial vibration mode Kr = 0 - 0.05, the longitudinal piezoelectric sensitivity g33 = (40-100) (mV * M) / N, the variation of g33 in the range 125 ± 25 ° C is 3 - 10%, the mechanical quality factor of the thick mode of vibration is Sm / t / = 5 -10, the damper is made of a material with sound impedance Zd = (1.3 - 1.5) * 10 ^ 6 kg / m2 s , a groove is made in the lower part of the housing parallel to the membrane plane, in which two dielectric matching layers are placed with sound impedances Zc1 = (5.6 - 6.0) * 10 ^ 6 kg / m2s and Zc2 = (2.5 - 3.0 ) * 10 ^ 6 kg / m 2 with thicknesses hc1 = (lamda1 / 8) - (lamda1 / 4) and hc2 = (lamda2 / 8) - (lamda2 / 4), where lamda1,2 is the length of the acoustic waves in the layers, the groove depth is at the thickness of the two matching layers.
Description
Полезная модель УЛЬТРАЗБУКСВШ ДА.ТЧЩ ДЛЯ РАСХОДОМЕРАUtility model ULTRASBUKSVSH DA.TCHSCH FOR FLOW METER
холсдасй и ГОРЯЧЕЙ водаhot water and hot water
Устройство относится к ультразвуковой технике и гфедаазначено для работы в составе ультразвуковых расходомеров холодной и горячей воды в трубопроводах диаметром до 400 мм.The device relates to ultrasonic technology and is designated for operation as part of ultrasonic flow meters of cold and hot water in pipelines with a diameter of up to 400 mm.
При разработке ультразвуковых расходомеров жидких веществ в трубопроводах различного диаметра в последнее время отдается предпочтение импульсному методу измерения скорости потока жидкости, который предусматривает использование двух равноценных датчиков в одном акустическом канале /I/. © таком методе принципиально важно, чтобы зондирующие ультразвуковые пакеты парных датчиков имели минимальную длительность.In the development of ultrasonic flowmeters of liquid substances in pipelines of various diameters, a pulse method of measuring the flow rate of a liquid has recently been preferred, which involves the use of two equivalent sensors in one acoustic channel / I /. In this method, it is of fundamental importance that the probing ultrasonic packets of paired sensors have a minimum duration.
льтразвуковые датчики для расходомеров, выпускаемые в России, как правило, в качестве активного элемента используют пьезоматериалы типа ЦТС.Ultrasonic sensors for flowmeters manufactured in Russia, as a rule, piezomaterials of the type TsTS are used as the active element.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является ультразвуковой датчик /2/ на основе пьезоматериала ЦГС-19 /3/, входящий в состав ультразвукового расходомера со счетчивом Акустрон /модель УЗР-В/, предназначенного для измерения расхода холодной воды в напорных трубопроводах диаметром 400-1000 мм. Принцип действия этого расходомера соответствует /I/ и основан на изменерши скорости распространения ультразвукового сигнала в движущейся среде в зависимости от значения составляющей скорости этсй сре)р в направлении распространения ультразвукового сигнала. Чертеж и описание конструкции известного датчика представлена в приложении к заявке, где I - мембрана, 2 - элемент пьезокерамический в виде диска диаметром 20 мм и толщиной 1,5 мм материала 1|ГС-19, 3 - демпфер, 4 Гайка, 5 - корпус, б - провод, 7 - прюкладка, 8 - пломба, 9 фланец, 10 - крышка, II - прокладка, IE - , 13 - кабель, 14 - разъем.; ,The closest set of essential features to the claimed one is an ultrasonic sensor / 2 / based on the piezomaterial TsGS-19/3 /, which is part of an ultrasonic flow meter with a calculating Acustron / model UZR-V /, designed to measure the flow of cold water in pressure pipelines with a diameter of 400 -1000 mm. The principle of operation of this flow meter corresponds to / I / and is based on a change in the propagation velocity of an ultrasonic signal in a moving medium depending on the value of the velocity component of this medium in the direction of propagation of the ultrasonic signal. The drawing and construction description of the known sensor is presented in the appendix to the application, where I is a membrane, 2 is a piezoceramic element in the form of a disk with a diameter of 20 mm and a thickness of 1.5 mm of material 1 | GS-19, 3 - damper, 4 Nut, 5 - housing , b - wire, 7 - gasket, 8 - seal, 9 flange, 10 - cover, II - gasket, IE -, 13 - cable, 14 - connector .; ,
Геометрические размеры элемента 2 выбраны, исходя их необходимой рабочей частоты датчика /1,4 МГц/. Демпфер 3 служит дляThe geometric dimensions of element 2 are selected based on their required sensor operating frequency / 1.4 MHz /. Damper 3 serves to
отливку из эпоксидной смолы с налолнителем. Корпус 5 с установленной мембраной предназначен для защиты пьезоэлемента от химических и внепших воздействий. Принцип работы известного датчика заключается в использовании пьезоэлектрического эффекта элемента 2. При поступлении на электроды пьезокерамического образца электрических сигналов, пьезоэлемент совершает механические колебания, следуя изменениям приложенного поля. Эти механические колебания через мембрану передаются в измеряемую жидкость и возб ткдшот в ней ультразвуковые волны. Подача электрического сигнала осуществляется по проводу 6 и корпусу 5.epoxy casting with filler. Housing 5 with an installed membrane is designed to protect the piezoelectric element from chemical and external influences. The principle of operation of the known sensor is to use the piezoelectric effect of element 2. When electric signals arrive at the piezoceramic sample electrodes, the piezoelectric element performs mechanical vibrations following changes in the applied field. These mechanical vibrations are transmitted through the membrane to the measured fluid and the excitation of ultrasonic waves in it. The electrical signal is supplied through wire 6 and the housing 5.
Исследования акустических параметров известного датчика показали, что длительность зондирующего пакета в нем ( составляет 18 МКС ; чувствительность по напряжению , определяемая отношением амплитуды максимального эхо-импульса к возбуждающему vmсигнала за время равное трем периодам колебаний, к первой положительной амплитуде эхо-сигнала, составляет 0,4-0,5.Studies of the acoustic parameters of the known sensor showed that the duration of the probe packet in it (18 ISS; voltage sensitivity, determined by the ratio of the amplitude of the maximum echo pulse to the exciting vm signal for a time equal to three oscillation periods, to the first positive echo amplitude, is 0, 4-0.5.
Недостатками известного ультразвукового датчика для расходомера являются:The disadvantages of the known ultrasonic sensor for the flow meter are:
-большая длительность зондарующего пакета, не позволяющая измерять расход воды в трубах диаметром менее 400 мм;-Long duration of the probe package, which does not allow measuring the water flow in pipes with a diameter of less than 400 mm;
-низкая разрешающая способность информационных сигналов /чем меньше, тем разрешающая способность считается выше/, приводящая к усложнению электронных схем обработки сигналов ;-low resolution of information signals / the lower the resolution is considered higher /, leading to the complication of electronic signal processing circuits;
-низкая рабочая температура , непозволяющая измерять расход горячей воды ;-low working temperature, not allowing to measure the flow of hot water;
-потери энергии при излучении.-Loss of energy during radiation.
Материал ЦГС-19, используемый в известном датчике, ишет следующие параметры /3/: диэлек грическая проницаемость Гз5/ 1470, коэффициент электромеханической связи толзциной моды колебаний К 0,49, радиальной меды колебаний /Суо , механическая добротность толщшшй моды колебаний /i(-f.)- йе более 83, продольный пьезомодуль шз 300 . продольная пьезочувствительность wBM пьезоэлекури: %у а5 деформации 2,1-10 , температура Кюри - не менее 0 °С. Кроме того, изменение о, в температурном интервале /125 - 25/ °С - не менееThe TsGS-19 material used in the known sensor has the following parameters / 3 /: dielectric permeability Gz5 / 1470, electromechanical coupling coefficient of the thickness of the vibration mode K 0.49, radial vibration honey / Suo, mechanical quality factor of the thickest vibration mode / i (- f.) - ее more than 83, longitudinal piezoelectric module ШЗ 300. longitudinal piezosensitivity wBM piezoelectric:% for a5 strain 2.1-10, Curie temperature - not less than 0 ° С. In addition, the change in, in the temperature range / 125 - 25 / ° C - not less
..
; разрешающая спопоследней амплитуды эхоэффективность работы пьезоэлементов в качестве излучателей и приемников акустических сигналов определяется в первую очередь параметрами, жодящими в уравнение пьезоэффекта.; permitting the latest amplitude, the echo efficiency of the operation of the piezoelectric elements as emitters and receivers of acoustic signals is determined primarily by the parameters governing the piezoelectric effect equation.
Для одномерного случая, т.е. пьезоэлемента в виде пластины /диска/ колеблющегося только по толщине, без других изменений формы, обратный и прямой пьезоэффекты описываются в элементарном виде следующим образом/ /For the one-dimensional case, i.e. a piezoelectric element in the form of a plate / disk / oscillating only in thickness, without other changes in shape, the inverse and direct piezoelectric effects are described in elementary form as follows / /
1.Обратный пьезоэфй кт -А), где Ц. - приложенное /излучаемое/ напряжение ;1. The reverse piezoelectric CT -A), where C. - applied / radiated / voltage;
A)U - изменение толищны ; сш- пьезоэлектрический пьезомодуль,A) U - change thick; SS-piezoelectric piezoelectric module
2,Прямой пьезоэффект - Ut п Ус где2, Direct piezoelectric effect - Ut n Us where
AJfe- вызванное внешними факторами изменение толщины ; Uc- напряжение на пьезоэлементе /приемнике/ без нагрузки ; /7зз пьезоэлектрическая константа деформации.AJfe - change in thickness caused by external factors; Uc - voltage at the piezoelectric element / receiver / no load; / 7zz piezoelectric strain constant.
Если исходить из давления Р , которое обусловливает изменение толщины, то прямой пьезоэффект запишется в виде Ue - где с/ - толщина, л - пьезоэлектрическая константа давления /пьезочувствительность/. Следовательно в режиме излучения необходимо повышение с/зз в режиме приема - If we proceed from the pressure P, which causes a change in thickness, then the direct piezoelectric effect can be written in the form Ue - where c / is the thickness, and l is the piezoelectric pressure constant / piezoelectric sensitivity /. Therefore, in the radiation mode, an increase in s / s in the reception mode is necessary -
Коэффициенты электромеханической связи ХГ/, в частности К- , характеризуют эффективность /к.п.д./ преобразования механической деформации в электрическое напряжение и обратно для данного пьезоматериала. Следовательно, более высокие значения Аг обеспечивают большую эффективность преобразователя.The coefficients of the electromechanical coupling HG /, in particular, K-, characterize the efficiency of the / kpd / conversion of mechanical deformation into electrical voltage and vice versa for a given piezoelectric material. Therefore, higher values of Ar provide greater converter efficiency.
Наряду с K-t: для колебания пластины по толщине особое значение имеет коэффициент Кр , т.к. его величина определяет обычно нежелательные колебания помех. Значение Кр должно быть возможно меньшим по сравнению с / /анизотропия пьезопараметров, выраженная отношением/Q/ЛГуе, - возможно большей/, т,к, иначе часть энергии, приложенной для возбуждения изл; гчателя будет потеряна или даже появится в виде нежелательной формы колебаний в пластине как помеха. Чем больше , тем сильнее отклоняется излучиТЙ от первоначально принятого идеального поведения излучателя, колеблющегося только по толщине. При 10 помехи минимальны.Along with K-t: for the plate to oscillate in thickness, the coefficient Kp is of particular importance, since its value determines the usually undesirable fluctuations in interference. The value of Kp should be possibly smaller than / / the anisotropy of the piezoelectric parameters, expressed by the ratio / Q / ЛГуе - possibly greater than /, t, k, otherwise a part of the energy applied to excite the radiation; The detergent will be lost or even appear as an undesirable waveform in the plate as a hindrance. The larger the more, the emitter deviates from the originally accepted ideal behavior of the emitter, oscillating only in thickness. At 10, interference is minimal.
. .
-7также механическая добротность й/уст) / )теь5 вьше, чем меньше механические потери в сегнетокерамике/. Величина определяет ширину полосы пропускания преобразователя. Для получения коротких импульсов собственные механические колебания пластины должны быть хорошо демпфированы демпфером, прикрепленным с задней стороны. Однако, если пьезоматериал имеет низкую механическую добротность, то для многих целей он может быть использован без дополнительного демпфирования, что в свою очзредь повышает чувствительность.-7-X-7also the mechanical quality factor d / mouth) /) those5 are higher, the smaller the mechanical losses in ferroceramics /. The value determines the bandwidth of the converter. To obtain short pulses, the natural mechanical vibrations of the plate must be well damped with a damper attached to the rear side. However, if the piezoelectric material has a low mechanical quality factor, then for many purposes it can be used without additional damping, which in turn increases the sensitivity. -7-X
Не менее важна и диэлектрическая проницаемость -SJ/. Она определяет рабочий частотный диапазон /с уменьшением Гз// увеличивается рабочая частота/, обеспечивает условия электрического / согласовашя, а также определяет уровень пьезопаршлетров {Vjj - - ,Equally important is the dielectric constant -SJ /. It determines the working frequency range / with decreasing Гз // the working frequency / increases /, provides electrical conditions / matching, and also determines the level of piezo-parschletra {Vjj -,
На основании вышеизложенного ясно, что с точки зрения использования в ультразвукошй: излучателях и приемниках ЦТС-19 обладает недостаточно высокими значениями Лзз , , недостаточно высокой анизотропией пьезопараметров К /А/, недостоточно низким значениями , (). В конкретном случае, при исрользовании ЦТС-19 в ультразвуковых расходомерах жидкости, низкая анизотропия пьезопараметров, высокая механическая добротность не позволяют получить в датчиках достаточно короткого зондирующего пакета, что затрудняет прием импульса от парного датчика, усложняет его выделение и обработку. Низкие параляетры зсЛз обусловливают низкие значения чувствительности по напряжению и разрешающей способности Недостаточно высокая температурная стабильность з не позволяет определять расход горячей воды.Based on the foregoing, it is clear that from the point of view of use in ultrasound: emitters and receivers, the TsTS-19 has insufficiently high values of Ls3,, insufficiently high anisotropy of the piezoelectric parameters K / A /, and not sufficiently low values (). In the specific case, when using the TsTS-19 in ultrasonic liquid flow meters, the low anisotropy of the piezoelectric parameters and the high mechanical quality factor do not allow obtaining a sufficiently short probe packet in the sensors, which makes it difficult to receive a pulse from a pair sensor, complicates its isolation and processing. Low parallels of ssLs cause low voltage sensitivity and resolution. Insufficiently high temperature stability does not allow determining the flow rate of hot water.
Таким образом, недостатки известного датчика обусловлены, в первую очередь, использованием в качестве активного элемента пьезокерамики I|TC-I9, а также отсутствием специальных акустических согласующ : слоев.Thus, the disadvantages of the known sensor are due, primarily, to the use of piezoceramics I | TC-I9 as an active element, as well as the absence of special acoustic matching layers.
Целью создания заявляемого ультразвукового датчика для расходомера холодной и горячей вода в трубопроводах диаметром до 400 }лм является обеспечение формирования коротких зондирую1цих пакетов, повышение ч вствительности по напряжению, разрешамцей способности, стабильности параметров в области температур /125-25/ .The purpose of creating the inventive ultrasonic sensor for a cold and hot water flow meter in pipelines with a diameter of up to 400} lm is to ensure the formation of short probed packets, increase the sensitivity of voltage, resolution, and stability of parameters in the temperature range / 125-25 /.
/t/ff3 )/ t / ff3)
ч. НОСТИ, без ложных колебаний, что приведет к значительно упрощению электронной схемы расходомера, расширению его функциональных возможностей /контроль холодной и горячей воды/, уменьшению габаритов. Описанный технический результат достигается тем, что в известном датчике для ультразвукового расходомера воды, содержащем пьезокерамический элемент с двумя электродами, один из которых соединен с корпусом, а другой.- с генератором и приемником, титановую мембрану, расположенную в цилиндрическом металлическом корпусе и имеющую акустический контакт с пьезоэлементом и водой, демпфер, прилегающий к пьезоэлементу со стороны электрода, имеющего вывод к генератору, согласно заявляемой конструкции пьезоэлемент выполнен из анизотропной пьезонерамики с параметрами: - коэффвдиент электромеханической связи толщины моды колебаний 0,45 t 0,6 коэффициент электромеханической связи- радиальной моды колебаний То t 0,05 -продольная пьезочувствительность 4,, (40-100 й1 -изменеше в интервале (l25 - 25) °С - (з -10}, -механическая добротность толщиной моды колебаний GiHLir демпфер выполнен из материала со звуковым сопротивлением Z (1,3 - 1,5) 10 кГ/ ГМ С, в нижней части корпуса параллельно плоскости титановой мембраны выполнен паз, в котором размещены два диэлектрических согласующих слоя со звуковым сопротивлениями ( (5,6 - 6, кГ/ ( С) и Ьг (2,5 - 3, 10 кГ/ () и толщиншуш/;е/ -f-- и Лег 4 //1//Л)- длина акустических волн в согласующих слоях/, глубина паза /7/, равна толщине двух согласующих слоев. Заявляемый датчик для расходомера холодной и горячей воды поясняется чертежом на фиг. I. Ультразвуковой датчик содержит пьезокерамический элемент I с электродаь/ш 2 и 3, цилиндрический металличесхшй корпл-с 4, металлическ; /титановую/ мембрану 5, первый согласующий слой 6 толщиной -тг 9 второй согласующий слой 7 толщиной Лея. Дг - де лдфер 8. Глубина паза , в котором размещены акинетические слои, равна . Электрод 2 подключен / « h. NOSES, without false fluctuations, which will lead to a significant simplification of the electronic circuit of the flow meter, expanding its functionality / control of hot and cold water /, reducing the size. The described technical result is achieved by the fact that in the known sensor for an ultrasonic water flow meter containing a piezoceramic element with two electrodes, one of which is connected to the housing, and the other is to the generator and receiver, a titanium membrane located in a cylindrical metal case and having acoustic contact with a piezoelectric element and water, a damper adjacent to the piezoelectric element from the side of the electrode connected to the generator, according to the claimed design, the piezoelectric element is made of an anisotropic piezo non-frames with parameters: - coefficient of electromechanical coupling of the thickness of the oscillation mode 0.45 t 0.6 coefficient of electromechanical coupling - radial mode of oscillation To t 0.05 - longitudinal piezoelectric sensitivity 4 ,, (40-100 11 - less in the interval (l25 - 25) ° С - (з -10}, -mechanical figure of merit with the thickness of the GiHLir vibration mode, the damper is made of a material with sound impedance Z (1.3 - 1.5) 10 kg / GM C, a groove is made in the lower part of the body parallel to the plane of the titanium membrane, in which there are two dielectric matching layers with sound impedance umi ((5,6 - 6, kG / (C) and bg (2,5 - 3, 10 kG / () and thickness c; /; e / --- and Leg 4 // 1 // A) - length acoustic waves in the matching layers /, the depth of the groove / 7 /, is equal to the thickness of the two matching layers. The inventive sensor for a hot and cold water flow meter is illustrated by the drawing in FIG. I. The ultrasonic sensor contains a piezoceramic element I with an electrode 2 and 3, a cylindrical metal housing 4, metallic; / titanium / membrane 5, the first matching layer 6 thickness -tg 9 the second matching layer 7 thickness Leia. Dg - de ldfer 8. The depth of the groove in which the akinetic layers are placed is. Electrode 2 connected / "
выводом 9 к генератору /приемнику/. Электрод 3 через мембрану 5 подсоединен к корпусу 4. /Акустические согласую1цие слои подбирались экспериментально. &1ачения2с/ д. иАг/ рассчитывались в соответствии с /5/ и /6,7//.pin 9 to the generator / receiver /. The electrode 3 through the membrane 5 is connected to the housing 4. / Acoustic matching layers were selected experimentally. ≪ 2 s / d. And Ag / were calculated in accordance with / 5 / and / 6.7 //.
Для измерения расхода виды датчик помещается в акустический канал и возбуждается электричесшм импульсом, который подается на электроды 2 и 3 элемента I. Пьезоэлемент совершает механичеекие колебания, которые через лембраЕ1у и соглас; тощие акустические слои 6,7 передаются в воду и возбуждают в ней ультразвуковые волны. Этот же датчик в соответствующий момент времени принимает ультразвуковой сигная от парного датчика, расположенного в том же акустическом канале в соответствии с импульсным методом определения скорости потока жидкости. Ультразвуковой сигнал через акустические согласуюп ие слои 7 и 6, мембрану 5 поступают на Пьезоэлемент I, преобразуется вследствии пршлого пьезоэффекта в электр1гческий сигнал, который через вывод 9 поступает на приемник.To measure the flow rate, the sensor is placed in an acoustic channel and is excited by an electrical impulse, which is supplied to the electrodes 2 and 3 of the element I. The piezoelectric element performs mechanical vibrations, which are through the LEM and E; skinny acoustic layers 6,7 are transferred to water and excite ultrasonic waves in it. The same sensor at the corresponding time receives an ultrasonic signal from a pair of sensors located in the same acoustic channel in accordance with the pulse method for determining the fluid flow rate. The ultrasonic signal through acoustic matching layers 7 and 6, the membrane 5 is fed to the piezoelectric element I, is converted as a result of the previous piezoelectric effect into an electrical signal, which through pin 9 is fed to the receiver.
В таблице I приведены функциональные параметры датчика заявляемой конструкции, в которой активный элемент выполнен из анизотропной пьезокерамики на основе Ж77 общего вида l eTfOz-CalfO fSWf/l nf/ Os добавками /8/. Параметры пьезоэлементов и согласующих слоев, получеьшых экспериментальным путем, соответствовали вышеуказанным интервалам их значений при описании технической сущности заявляемой полезной модели. Пьезоэлемент диаметром 20 ъм и рабочей частотойTable I shows the functional parameters of the sensor of the claimed design, in which the active element is made of anisotropic piezoelectric ceramics based on Zh77 general form l eTfOz-CalfO fSWf / l nf / Os additives / 8 /. The parameters of the piezoelectric elements and matching layers obtained experimentally corresponded to the above ranges of their values when describing the technical essence of the claimed utility model. Piezoelectric element with a diameter of 20 um and an operating frequency
zC-) 4 мГц, возбуждался импульсным напряжением 10 В, длительностью 0,3 мкс.zC-) 4 MHz, excited by a pulsed voltage of 10 V, duration 0.3 μs.
Проверка акустических параметров датчика проводилась в лабораторных условиях при излучении на воду, на глубинэ 100 мм. На рис. 2 изображены пспиллогра1 мы зондирующего пакета и эхосигнала, соответствующие примеру 4 в таблице I.The acoustic parameters of the sensor were tested in laboratory conditions when irradiated with water, at a depth of 100 mm. In fig. 2 shows the probillograms of the probe packet and the echo signal corresponding to example 4 in table I.
Вьшолнение пьезоэлемента из анизотропной пьезокерамики с указанным набором интервалов параметров /Q , Кр , OifiU) использование двух соглас тогцих акустических слоев с определенными значениями 2. и ht , применение демпфера с указанным приводит, как видно из таблицы I, к следующему уровню функциональных параметров датчиков:The implementation of a piezoelectric element from anisotropic piezoceramics with the specified set of parameter intervals / Q, Кр, OifiU) using two agreed acoustic layers with certain values of 2. and ht, the use of a damper with the indicated leads, as can be seen from Table I, to the following level of the functional parameters of the sensors:
СУЭSue
)3f/, ) 3f /,
о шabout w
---4---4
I о I about
CNJCNJ
о ыabout s
о оoh oh
1-11-1
елate
ьл ыs
чh
со CvJwith cvj
L O.JL O.J
о оoh oh
илsilt
илsilt
ш соw with
;П ;P
ю eju ej
LH 1-ILH 1-I
г-. Mr.
ил ы ; чsludge; h
оabout
OJOj
чh
ее CJher cj
о about
u, LO. оu, LO. about
чh
tt
о a Оabout a about
о оoh oh
T jflfr (1,7 - 10 j МКС (10-35)T jflfr (1.7 - 10 j ISS (10-35)
A (0,25 - 0,3jA (0.25 - 0.3j
Высокая температзфная стабильность jB интервале °C расширяет рабочий температурный интервал до 150 С.High temperature stability jB range ° C extends the operating temperature range up to 150 C.
Все это, в свою очередь, обеспечивает достижение указанного в описании технического результата, а именно; формирование более коротких /по сравнению с прототипом/ зондирующих импульсов, получение большей чувствительности / и разрешающей способности Д , возможность контроля расхода горячей воды в трубопроводах.All this, in turn, ensures the achievement of the technical result indicated in the description, namely; the formation of shorter (in comparison with the prototype) probing pulses, obtaining greater sensitivity / and resolution D, the ability to control the flow of hot water in the pipelines.
Авторо1-заяв;лтзлкAuthor1-application; ltzlk
UR ес леса реваUr ec forest roar
(7/ ,7/ Грине за Л(7 /, 7 / Green per L
,,
I/I /
Источники информацииInformation sources
1.Голямина И.П, Ультразвук., М, Изд-во Советская энциклопедия, 1979, 400 с.1.Golyamin I.P., Ultrasound., M, Publishing House Soviet Encyclopedia, 1979, 400 p.
2.Расходомер ультразвуковой со счетчиком Ак строн. Модель УЗР-В. Техническое описание 2.82S.OOI ТО. 1987.2. Ultrasonic flowmeter with Ak stron counter. Model UZR-V. Technical description 2.82S.OOI TO. 1987.
3.ОСТ 11044-87 Материалы пьeзoкepa a чecкиe. Технические условия. М., 1987, 141 с.3. OST 11044-87 Piezo materials and pure. Technical conditions M., 1987, 141 p.
4.Крауткремер И., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник М, Металлургия, I99I, 752 с.4. Krautkremer I., Krautkremer G. Ultrasonic control of materials. Handbook M, Metallurgy, I99I, 752 pp.
5.Физический энциклопедический словарь, М. Изд-во Советская энциклопедия, 1965, Т.4, 224 с.5. Physical Encyclopedic Dictionary, M. Publishing House Soviet Encyclopedia, 1965, Vol. 4, 224 pp.
6.Скучек Е. Основы акустики М. Изд-во Мир, 1976, т.1. с. 4214386. Skuchek E. Fundamentals of acoustics M. Publishing house Mir, 1976, v. 1. from. 421438
7.Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля М, Изд-во Машиностроение, I98I, 239 с.7. Ermolov I.N. Theory and Practice of Ultrasonic Testing M, Mechanical Engineering Publishing House, I98I, 239 pp.
8.K..(p/ Пьезоэлектрический керамический материал Гринева Л.Д., Разумовская О.Н., Шрошниченко Е.С,, Шилкина Л.А. Опубл. в Б.И 30.a.i ,W-.8.K .. (p / Piezoelectric ceramic material Grineva L.D., Razumovskaya O.N., Shroshnichenko E.S., Shilkina L.A. Publ. In B.I. 30.a.i, W-.
-/3 - / 3
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93040938/10U RU429U1 (en) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93040938/10U RU429U1 (en) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU429U1 true RU429U1 (en) | 1995-05-16 |
Family
ID=48262812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93040938/10U RU429U1 (en) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU429U1 (en) |
-
1993
- 1993-08-12 RU RU93040938/10U patent/RU429U1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10551230B2 (en) | Measuring system for measuring at least one parameter of a fluid | |
JP2918102B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
JP2872219B2 (en) | Method and apparatus for detecting liquid overfill | |
JP2960726B2 (en) | Device for measuring and / or monitoring the filling level | |
Roh et al. | Finite element analysis of underwater capacitor micromachined ultrasonic transducers | |
TW200946887A (en) | Apparatus for measuring pressure in a vessel using acoustic impedance matching layers | |
Lafleur et al. | Acoustically active surfaces using piezorubber | |
Nachef et al. | Investigation of a high intensity sound beam from a plane transducer. Experimental and theoretical results | |
Kang et al. | Two-dimensional flexural ultrasonic phased array for flow measurement | |
RU169297U1 (en) | ELECTRO-ACOUSTIC OPTICAL TRANSMITTER TO ULTRASONIC FLOW METERS | |
JPH0791997A (en) | Method and device for measuring flow rate or flow speed of liquid | |
CN114111928A (en) | High-frequency ultrasonic sensor suitable for gas flow detection | |
CN114111927A (en) | High-frequency ultrasonic sensor suitable for gas flow detection | |
RU429U1 (en) | Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter | |
Ramble et al. | On the relation between surface waves on a bubble and the subharmonic combination-frequency emission | |
RU430U1 (en) | Ultrasonic sensor for cold and hot water flow meter | |
CN207036218U (en) | Ultrasonic level gage | |
JP4857464B2 (en) | Ultrasonic sensor | |
Kang et al. | Analysis of influence of inconsistent performances of array elements on flexural ultrasonic phased array for measurement of ultrasound in fluids | |
Smith et al. | Measuring the level of liquid in a partially-filled pipe via the ultrasonic pulse-echo method using acoustic modeling | |
JP4284746B2 (en) | Flow rate calculation method | |
RU2138022C1 (en) | Ultrasonic instrument converter | |
Murata et al. | Development of m-sequence pulse compression ultrasonic transducer by stacking piezoelectric polymer films | |
Bühling et al. | Fluidic Ultrasound Generation for Non‐Destructive Testing | |
Heydemann | An ultrasonic pressure gage |