TWI574032B - 超音波傳感裝置 - Google Patents

Description

超音波傳感裝置

本發明是有關於一種超音波傳感裝置，特別是指一種具有高強度安裝結構與低噪度的超音波傳感裝置。

為了量測射出成型裝置內呈高溫高壓的融熔液體的狀態，通常是使用一超音波傳感器進行非接觸式量測，而為了保護該超音波傳感器，一般是透過一附加固定件將該超音波傳感器固定在該射出成型裝置的外圍進行量測。

然而，以此方式進行量測時，該超音波傳感器與該融熔液體之間具有許多界面阻隔，也就是說，該超音波傳感器所發出的超音波訊號必須穿射附加固定件、射出成型裝置等多個界面才能抵達該融熔液體，再經由該融熔液體將超音波訊號反射回來，而造成偵測機制上的間接效應，即，超音波訊號經過許多的間接界面而形成了非直接波界面，不僅會降低訊號強度、產生訊號干擾，還容易直接影響訊號解析的效果，從而需要額外的訊號處理，造成繁複耗時的技術作為。

因此，本發明之目的，即在提供一種超音波傳感裝置。

於是，本發明超音波傳感裝置，包含一支撐主體，及一超音波傳感件。

該支撐主體包括二蓋體部，每一個該蓋體部具有一第一面、一相反於該第一面的第二面、一形成於該第一面的凹槽，及一由該凹槽貫穿該第二面的第一通道，該等蓋體部的該第一面彼此相向設置，而讓該兩個凹槽彼此相對應並共同配合界定出一個具有兩相反開口的容置空間。

該超音波傳感件設置於該容置空間，並包括一本體部、至少一位於該本體部的一端面的壓電單元，及一貫穿該本體部的第二通道，其中，該壓電單元由該容置空間的其中一個開口露出而能與外界接觸，且該等第一通道與該第二通道位於同一軸線。

本發明之功效在於，藉由將該超音波傳感件穩固的夾置於該等蓋體部之間的容置空間，並將該壓電單元由該容置空間的任一個開口露出或於該超音波傳感件兩端同時設置壓電單元而於該容置空間的兩個開口露出，使一待測物通過或位於同一軸線的該等第一通道與該第二通道時，能藉由該壓電單元直接進行量測。

參閱圖1~圖3，本發明超音波傳感裝置的一實施例，包含一支撐主體2、一設置於該支撐主體2內的超音波傳感件3，及一鎖固單元4。

該支撐主體2包括二蓋體部21、一由其中一該蓋體部21延伸的延伸部22，及一設置於該延伸部22反向於該蓋體部21一端的固定部23。

具體地說，每一個該蓋體部21具有一第一面211、一相反於該第一面211的第二面212、一形成於該第一面211的凹槽213、一由該凹槽213貫穿該第二面212的第一通道214、多條位於該第一通道214兩側的凹溝216，及多個形成於該第一面211而位於該等凹槽213外的螺孔219。

詳細地說，每一個該凹槽213是由一自該第一面211向下形成的呈圓弧曲狀的凹面215所界定出，且該凹面215是由一位於中央的通道夾置面區217，及二位於該通道夾置面區217兩側的結構夾置面區218所構成。該第一通道214即是形成於該通道夾置面區217而貫穿至該第二面212。該等凹溝216是自該凹面215向下形成彼此間隔排列而形成於該等結構夾置面區218，且每一條凹溝216的相反二端與該第一面211相連，其中，該等結構夾置面區218較該通道夾置面區217鄰近該蓋體部21的該第一面211，使得該通道夾置面區217與該結構夾置面區218的接面處具有高低差，而分別形成一階差結構210。

該延伸部22是由其中的一該蓋體部21的該第二面212遠離該蓋體部21延伸，且該延伸部22具有一與該等第一通道214相連通並位於同一軸線上的第三通道223。該固定部23是由該延伸部22反向於該蓋體部21一端的周緣向外延伸而概呈圓盤狀，且具有多個用以與一外再裝置相連接的螺孔。

於本實施例中，將該等蓋體部21的該第一面211彼此相向設置，而讓該等凹槽213彼此相對應設置，以令該兩個凹槽213共同配合界定出一具有兩相反開口且概呈圓柱空間的容置空間200，從而將該超音波傳感件3設置於該容置空間200中。並藉由該等蓋體部21的該等螺孔219彼此相配合，而透過該鎖固單元4的多個鎖固件41穿透該等螺孔219，以將該等蓋體部21彼此相連接，一併讓該超音波傳感件3穩固位於該容置空間200中。要說明的是，該等鎖固件41是以四個螺絲為例作說明，但並不限於此，只要能將該等蓋體部21固定並讓該超音波傳感件3穩固的位於該容置空間200中即可。

該超音波傳感件3設置於該容置空間200，包括一尺寸與形狀均實質與該容置空間200相配合的本體部31、二設置該本體部31相反二端面的壓電單元32，及一貫穿該本體部31的第二通道33，其中，該超音波傳感件3的該本體部31即設置於該等凹槽213所界定出來的該容置空間200中，且該第二通道33與該第一通道214位於同一軸線而彼此相連通，而該等壓電單元32則分別由該容置空間200的兩個開口露出，而能與外界接觸。

要特別說明的是，由於本實施的該凹面215所劃分的該通道夾置面區217與相鄰的該等結構夾置面區218的兩交界處分別具有一階差結構210，因此，該超音波傳感件3的該本體部31的外周面是配合該凹面215而設計，也就是說，該超音波傳感件3的該本體部31於對應該通道夾置面區217的部分會均勻的往徑向方向凸出而形成一凸出區311，該凸出區311與該階差結構210相配合而緊密的卡合於該等通道夾置面區217中，而位於該凸出區311兩側的周面則分別透過該等結構夾置面區218夾置。

此處若要將本發明超音波傳感裝置安裝於安裝於一射出成型裝置(圖未示)時，主要透過多個螺絲穿設該固定部23的多個螺孔，而讓該超音波傳感裝置安裝於該射出成型裝置的一射出噴嘴上。其中，該固定部23的設計可依不同的射出成型裝置而有不同設計，以讓該超音波傳感裝置簡易且快速的安裝或拆卸。詳細地說，當該超音波傳感裝置安裝於射出噴嘴上時，射出成型裝置內的融熔液體會經由該延伸部22的該第三通道223流通至該第二通道33與該第一通道214，當流經該第二通道33時，即可透過位於該本體部31兩側的壓電單元32施加與接收超音波訊號以進行偵測。

值得說明的是，由於本發明超音波傳感裝置的該等蓋體部21是以上下接合而讓該超音波傳感件3鎖固於其中，且讓該等壓電單元32位於融熔液體流經的兩側，因此，能讓該超音波傳感件3提高抵抗融熔液體於該第二通道33內部產生的高壓。此外，該超音波傳感件3的該本體部31是被環形的包覆於該容置空間200中，因此，當該融熔液體流經該超音波傳感件3的該第二通道33時，該本體部31的相對應兩側所接受的壓力均等，因而能使該第二通道33形成穩定的工作結構區間。

為了降低該超音波傳感件3於偵測該融熔液體時的雜訊與噪度，可進一步的形成一包覆於該等蓋體部21外表面的抗噪層(圖未示)，該抗噪層主要使用高強度減噪物質，而藉由高溫塗佈並燒結於該蓋體部21的外表面，從而能使該超音波傳感件3具有減噪性能。此外，該超音波傳感件3的該本體部31的兩側周面透過該等結構夾置面區218夾置時，藉由該等結構夾置面區218上的該等凹溝216與該本體部31的接觸機制，而能直接減少超音波訊號於該本體部31與該等蓋體部21之間的反射波，因此，該抗噪層與該等凹溝216提供了良好的減噪性能結構。

由於該超音波傳感件3的該第二通道33至該本體部31的兩相反端面距離相等、與該等蓋體部21的接觸面積也相等，且具有良好的減噪性能，因此，位於該本體部31的兩相反端面的壓電單元32可視為獨立或整合於一起。換句話說，可僅於該本體部31的其中一端面設置單一個壓電單元32，此時，可藉由脈衝反射(pulse-echo)機制於單一個壓電單元32發射及接收超音波訊號；也可如本實施例於該本體部31的兩相反端面均設置壓電單元32，而透過脈衝穿透(pulse-transmit)機制於其中一個壓電單元32發射超音波訊號，而於以另一個壓電單元32接收超音波訊號，如此能進行不同偵測群組的安排及偵測運用。

參閱圖4，更值得說明的是，該超音波傳感件3的該第二通道33的截面並非現有的圓形截面，該第二通道33的截面是由兩個間隔相對的弧形區331，及位於該兩個弧形區331之間的平面區332所構成，且該兩個平面區332會實質與該本體部31的兩個端面平行。當該融熔液體流經該第二通道33時，能藉由該弧形區331與該平面區332的組合設置，對於具有黏彈性及以層流流動的融熔液體，會產生暫時停留於該平面區332的現象，而能提供該等壓電單元32具有一可靠且穩定的偵測。

綜上所述，本發明超音波傳感裝置，藉由將該等蓋體部21的凹槽213相對應設置，並配合該階差結構210的設計，而將該超音波傳感件3穩固的設置於該容置空間200中，並透過包覆該等蓋體部21外表面的抗噪層，及該等凹溝216的接觸機制，從而減少該本體部31與該等蓋體部21之間的反射波而具有良好的減噪性能，並將該超音波傳感件3的該第二通道的截面設計成由弧形區331與平面區332共同組合，以提供一更可靠且穩定的偵測，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧支撐主體
22‧‧‧延伸部
200‧‧‧容置空間
223‧‧‧第三通道
21‧‧‧蓋體部
23‧‧‧固定部
210‧‧‧階差結構
3‧‧‧超音波傳感件
211‧‧‧第一面
31‧‧‧本體部
212‧‧‧第二面
311‧‧‧凸出區
213‧‧‧凹槽
32‧‧‧壓電單元
214‧‧‧第一通道
33‧‧‧第二通道
215‧‧‧凹面
331‧‧‧弧形區
216‧‧‧凹溝
332‧‧‧平面區
217‧‧‧通道夾置面區
4‧‧‧鎖固單元
218‧‧‧結構夾置面區
41‧‧‧鎖固件
219‧‧‧螺孔

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體圖，說明本發明超音波傳感裝置的一實施例； 圖2是一立體分解圖，輔助圖1說明該實施例； 圖3是一沿圖1之III-III直線所取得的局部剖面圖，輔助說明圖1的該實施例；及 圖4是一沿圖1之IV-IV直線所取得的剖面圖，輔助說明該實施例的一第二通道的態樣。

2‧‧‧支撐主體

200‧‧‧容置空間

21‧‧‧蓋體部

211‧‧‧第一面

212‧‧‧第二面

213‧‧‧凹槽

214‧‧‧第一通道

215‧‧‧凹面

216‧‧‧凹溝

217‧‧‧通道夾置面區

218‧‧‧結構夾置面區

219‧‧‧螺孔

22‧‧‧延伸部

23‧‧‧固定部

3‧‧‧超音波傳感件

31‧‧‧本體部

311‧‧‧凸出區

32‧‧‧壓電單元

33‧‧‧第二通道

4‧‧‧鎖固單元

41‧‧‧鎖固件

Claims (9)

1. 一種超音波傳感裝置，包含： 一支撐主體，包括二蓋體部，每一個該蓋體部具有一第一面、一相反於該第一面的第二面、一形成於該第一面的凹槽，及一由該凹槽貫穿該第二面的第一通道，該等蓋體部的該第一面彼此相向設置，而讓該兩個凹槽彼此相對應並共同配合界定出一個具有兩相反開口的容置空間；及 一超音波傳感件，設置於該容置空間，並包括一本體部、至少一位於該本體部的一端面的壓電單元，及一貫穿該本體部的第二通道，其中，該壓電單元由該容置空間的其中一個開口露出而能與外界接觸，且該等第一通道與該第二通道位於一軸線。
2. 如請求項1所述的超音波傳感裝置，其中，該超音波傳感件包括二位於該本體部相反二端面的壓電單元，且該等壓電單元分別由該容置空間的兩個開口處露出，而分別能與外界接觸。
3. 如請求項1所述的超音波傳感裝置，其中，每一個該凹槽是由一自該第一面向下形成的凹面所界定出，每一個該蓋體部還具有多條自該凹面向下形成的凹溝，且每一條該凹溝的相反二端與該第一面相連，該凹面具有一通道夾置面區，及二位於該通道夾置面區兩側的結構夾置面區，該第一通道形成於該通道夾置面區，且該等凹溝間隔排列地位於該等結構夾置面區。
4. 如請求項3所述的超音波傳感裝置，其中，該等結構夾置面區與該通道面的接面處具有高低差，而使該通道夾置面區與該結構夾置面區的交界處形成一階差結構。
5. 如請求項1所述的超音波傳感裝置，其中，該第二通道的截面是包括二相間隔的弧形區，及二位於該兩個弧形區之間的平面區，且該兩個平面區與該本體部的兩端面平行。
6. 如請求項1所述的超音波傳感裝置，其中，該支撐主體還包括一由其中的一該蓋體部的該第二面遠離該蓋體部延伸的延伸部，該延伸部具有一與該等第一通道相連通並位於該軸線上的第三通道。
7. 如請求項6所述的超音波傳感裝置，其中，該支撐主體還包括一設置於該延伸部反向於該蓋體部一端的固定部。
8. 如請求項1所述的超音波傳感裝置，其中，該支撐主體還包括一包覆於該等蓋體部外表面的抗噪層。
9. 如請求項1所述的超音波傳感裝置，其中，該兩個蓋體部還分別包括多個形成於該等凹槽外，且彼此相配合的螺孔，該超音波傳感裝置還包含一鎖固單元，該鎖固單元藉由該等螺孔固定該兩個蓋體部。