TWI662557B - 超音波傳感裝置 - Google Patents

Abstract

一種超音波傳感裝置，包括一由二蓋體部界定出的一容置空間及一位於該容置空間中央的定位空間及一貫穿二該蓋體部的第一通道的支撐主體以及一具有一設於該定位空間內的本體部、至少一自該本體部延伸而設於該容置空間的感測通道部、至少一設於該感測通道部的一端面的壓電單元及一貫穿該本體部的第二通道的超音波傳感件。其中，該定位空間的內徑大於該容置空間的內徑，且感測通道部的外徑小於該容置空間的內徑，使該感測通道部與該容置空間之間形成有一間隙，且該壓電單元於該容置空間外部而能與外界接觸。

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，造成繁瑣耗時的技術作為。

有鑑於此，本發明的主要目的在於提供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。

根據上述目的，本發明提出一種超音波傳感裝置，包括一支撐主體以及一超音波傳感件。該支撐主體包含二蓋體部，每一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，每一該凹槽的中央具有一複合面，二該蓋體部的該第一面彼此相互設置，而讓二該凹槽彼此相對應並共同配合界定出一個具有二相反開口的容置空間，該容置空間的中央由二該複合面共同界定出一定位空間，且該定位空間的內徑大於該容置空間的內徑。該超音波傳感件設置於該容置空間，並包含一設置於該定位空間的本體部、至少一設置該本體部並朝相反方向延伸而位於該容置空間內的感測通道部、至少一位於該感測通道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，該感測通道部的外徑略小於該容置空間的內徑，使該感測通道部與該容置空間之間形成有一間隙，該壓電單元由該容置空間的其中一開口露出而能與外界接觸，且二該第一通道與該第二通道位於一軸線。

於一實施例中，該超音波傳感件包含二分別位於該本體部朝反向延伸的該感測通道部以及二位分別於二該感測通道部的一端面的壓電單元，且該等壓電單元分別由該容置空間的二該開口處露出，而分別能與外界接觸。

於一實施例中，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，而每一該複合面是利用斜面、多邊形或曲面的其中之二所組構而成，該第一通道形成於複合面。

於一實施例中，該複合面與該凹槽之間具有高低差，而使該定位空間與該容置空間的交界處形成一階差結構。

於一實施例中，該第二通道的截面是包含二相間隔的弧形區，及二位於該兩個弧形區之間的平面區，且二該平面區與該本體部的兩端面平行。

於一實施例中，該支撐主體還包含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，且其中的一該第一通道並延伸至該延伸部內。

於一實施例中，該支撐主體還包含一設置於該延伸部反向於該蓋體部一端的固定部。

於一實施例中，該支撐主體還包含一包覆於二該蓋體部外表面的抗噪層。

於一實施例中，二該蓋體部還分別包括複數形成於二該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，該鎖固單元藉由複數該螺孔固定二該蓋體部。

通過上述技術方案，本發明相較於現有技術，實質可有效達成下列有益效果：本發明利用該超音波傳感件穩固的夾置在二該蓋體部之間的該定位空間中，且令該感測通道部與該容置空間之間形成有一間隙，並將該壓電單元由該容置空間的任一該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二該開口露出，使一待測物通過位於同一軸線的二該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，並由該間隙建構一減少訊號噪音的結構。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請同時參閱圖1至圖4所示，如圖所示可清楚看出，本發明所提出的一種超音波傳感裝置10，包括一支撐主體20、一設置於該支撐主體20內的超音波傳感件30以及一鎖固單元40。

該支撐主體20包括二蓋體部21、一自其中一該蓋體部21延伸的延伸部22以及一設置在該延伸部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以及多個形成於該第一面211而位於該等凹槽213外的螺孔215。詳細地說，每一該蓋體部21上的該凹槽213是由一自該第一面211向下形成呈圓弧曲狀的凹面所界定而出，且該凹槽213的中央形成有一利用斜面、多邊形或曲面等所組構而成的複合面216。該第一通道214是形成於該複合面216而貫穿至該第二面212。其中，該複合面216與該凹槽213的接面處分別具有高低差，而分別形成有一階差結構217。該延伸部22是自其中一該蓋體部21的該第二面212遠離該蓋體部21延伸，且其中的一該第一通道214並延伸至該延伸部22內。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，且具有複數用以與一外在裝置相連接的螺孔。

在本實施例中，將二該蓋體部21的該第一面211彼此相向設置，而每一該蓋體部21的該凹槽213彼此相對應設置，以令二該蓋體部21上的二該凹槽213共同配合界定出一容置空間201，而二該蓋體部21上的二該複合面216共同配合界定出一定位空間202，該定位空間202位於該容置空間201的中央將該容置空間201區隔成二部份，使該容置空間201具有二相反且概呈圓柱空間的開口203，從而將該超音波傳感件30設置於該定位空間202與該容置空間201中，並藉二該蓋體部21的該螺孔215彼此相配合，而透過該鎖固單元40的複數個鎖固件41穿透複數該螺孔215，以將二該蓋體部21彼此相連接，一併讓該超音波傳感件30穩固位於該定位空間202與該容置空間201中。要說明的是，複數個該鎖固件41是以四個螺絲為例做說明，但並不限於此，只要能將二該蓋體部21固定並讓該超音波傳感件30穩固的位於該定位空間202與該容置空間201中即可。

該超音波傳感件30延伸設置在該容置空間201與該定位空間202中，包括一尺寸與形狀均實質與該定位空間202相配合的本體部31、二設置該本體部31並朝相反方向延伸而位於該容置空間201內的感測通道部32、二分別設於二該感測通道部32的一端面的壓電單元33及一貫穿該本體部31的第二通道34。其中，該超音波傳感件30的該本體部31即設置於二該複合面216所界定出來的該定位空間202，而二該感測通道部32則設置於二該凹槽213所界定出來的該容置空間201，且二該感測通道部32的外徑略小於該容置空間201的內徑，而該第二通道34與二該第一通道214位於同一軸線而彼此相連通，而二該壓電單元33則分別由該容置空間201的二該開口203露出，而能與外界接觸。

要特別說明的是，由於本實施的該凹槽213與該複合面216所劃分的該容置空間201與該定位空間202的兩交界處分別具有一階差結構217，換言之，該定位空間202的內徑會大於該容置空間201的內徑。因此，該超音波傳感件30的該本體部31的外周面是配合二該複合面216而設計，也就是說，該超音波傳感件30的該本體部31自該感測通道部32的外徑於對應該定位空間202的部份會均勻的往徑向方向凸出，使該本體部31與該階差結構217相配合而緊密的卡合於該定位空間202中，而位於該本體部31二側的二該感測通道部32則分別位於二該容置空間201中，而該容置空間201的內徑略大於該感測通道部32的外徑，致使二該感測通道部32的外壁與該容置空間201的內部之間形成有一間隙50。

此處若要將本發明的該超音波傳感裝置10安裝於一射出成型裝置（圖式中未表示）時，主要透過複數個螺絲穿設該固定部23的複數該螺孔，而讓該超音波傳感裝置10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10簡易且快速的安裝或拆卸。詳細地說，當該超音波傳感裝置10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第一通道214流通至該第二通道34，當流經該第二通道34時，即可透過位於二該感測通道部32外部的壓電單元33施加與接收超音波訊號以進行偵測。

值得說明的是，由於本發明的該超音波傳感裝置10的二該蓋體部21是以上下接合而讓該超音波傳感件30鎖固於其中，且讓該等壓電單元33位於融熔液體流經的兩側。因此，能讓該超音波傳感件30提高抵抗融熔液體於該第二通道34內部產生的高壓。此外，該超音波傳感件30的該本體部31是被包覆在由斜面、多邊形或曲面等所組構而成的該定位空間202中，因此，當該融熔液體流經該超音波傳感件30的該第二通道34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34形成穩定的工作結構區間。

為了降低該超音波傳感件30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二該蓋體部21外表面的抗噪層（圖式中未表示），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30具有減噪性能。此外，該超音波傳感件30的該本體部31透過該定位空間202夾置時，藉由該容置空間201與二該感測通道部32間的該間隙50，減少該超音波傳感件30與二該蓋體部21間的接觸面積，進而提供了良好的減噪性能結構。

更值得說明的是，該超音波傳感件30的該第二通道34的截面並非現有的圓形截面，該第二通道34的截面是由二個間隔相對的弧形區341，及位於二該弧形區341之間的平面區342所構成，且二該平面區342會實質與該本體部31的二個端面平行。當該融熔液體流經該第二通道34時，能藉由該弧形區341與該平面區342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342的現象，而能提供二該壓電單元33具有一可靠且穩定的偵測。

此外，又如同圖5及圖6所示，在本實施例中，該超音波傳感件30是以該本體部31的一側延伸設置有一感測通道部32，並於該感測通道部32的外側設置一壓電單元33為實施態樣。換句話說，可僅於該本體部31的其中一端面設置一該壓電單元33，此時，可藉由脈衝反射（pulse-echo）機制於一該壓電單元33發射及接受超音波訊號。也可如圖2所示的實施例，於該本體部31的兩相反端面均設置該壓電單元33，而透過脈衝穿透（pulse-transmit）機制於其中一個該壓電單元33發射超音波訊號，而於以另一該壓電單元33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。

如圖7至圖8所示，在本創作中，由於該超音波傳感件30的該本體部31是與該定位空間202（如圖4所示）具有相同的尺寸與形狀，而該定位空間202是由二利用斜面、多邊形或曲面的其中之二所組構而成的該複合面216所界定而成，因此能夠使該本體部31有效的被固定在該定位空間202內部，並可以有效地防止該本體部31內於該定位空間202內轉動，而避免該第一通道214與該第二通道34之間產生偏位的現象發生。

綜上所述，本發明超音波傳感裝置10，藉由將二該蓋體部21的二該凹槽213與二該複合面216相對應設置，並配合該階差結構217的設計，而將該超音波傳感件30穩固的設置於該定位空間202中且使該感測通道部32於該容置空間201內形成有一該間隙50，並透過包覆二該蓋體部21外表面的抗噪層及二該凹槽213的接觸機制，從而減少該本體部31與二該蓋體部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30的該第二通道34的截面設計成由弧形區341與平面區342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的目的。

惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。

10‧‧‧超音波傳感裝置

20‧‧‧支撐主體

201‧‧‧容置空間

202‧‧‧定位空間

203‧‧‧開口

21‧‧‧蓋體部

211‧‧‧第一面

212‧‧‧第二面

213‧‧‧凹槽

214‧‧‧第一通道

215‧‧‧螺孔

216‧‧‧複合面

217‧‧‧階差結構

22‧‧‧延伸部

23‧‧‧固定部

30‧‧‧超音波傳感件

31‧‧‧本體部

32‧‧‧感測通道部

33‧‧‧壓電單元

34‧‧‧第二通道

341‧‧‧弧形區

342‧‧‧平面區

40‧‧‧鎖固單元

41‧‧‧鎖固件

50‧‧‧間隙

圖1為本發明第一實施態樣的分解示意圖。 圖2為本發明超音波傳感件第一實施態樣的立體示意圖。 圖3為本發明超音波傳感件第一實施態樣的上視圖。 圖4為本發明第一實施態樣的剖面示意圖。 圖5為本發明第二實施態樣的分解示意圖。 圖6為本發明超音波傳感件第二實施態樣的立體示意圖。 圖7為本發明超音波傳感件第三實施態樣的立體示意圖。 圖8為本發明超音波傳感件第四實施態樣的立體示意圖。

Claims (8)

1. 一種超音波傳感裝置，其特徵在於包括：一支撐主體，包含二蓋體部，每一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，每一該凹槽的中央具有一複合面，二該蓋體部的該第一面彼此相互設置，而讓二該凹槽彼此相對應並共同配合界定出一個具有二相反開口的容置空間，該容置空間的中央由二該複合面共同界定出一定位空間，且該定位空間的內徑大於該容置空間的內徑，每一該凹槽是由一自該第一面向下形成的凹面所界定出，而每一該複合面是利用斜面、多邊形或曲面的其中之二所組構而成，該第一通道形成於該複合面；以及一超音波傳感件，設置於該容置空間，並包含一設置於該定位空間的本體部、至少一設置該本體部並朝相反方向延伸而位於該容置空間內的感測通道部、至少一位於該感測通道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，該感測通道部的外徑略小於該容置空間的內徑，該感測通道部與未接觸該容置空間而形成有一間隙，該壓電單元由該容置空間的其中一開口露出而能與外界接觸，且二該第一通道與該第二通道位於一軸線。
2. 如請求項1所述超音波傳感裝置，其中，該超音波傳感件包含二分別位於該本體部朝反向延伸的該感測通道部以及二位分別於二該感測通道部的一端面的壓電單元，且該等壓電單元分別由該容置空間的二該開口處露出，而分別能與外界接觸。
3. 如請求項1所述超音波傳感裝置，其中，該複合面與該凹槽之間具有高低差，而使該定位空間與該容置空間的交界處形成一階差結構。
4. 如請求項1所述超音波傳感裝置，其中，該第二通道的截面是包含二相間隔的弧形區，及二位於該兩個弧形區之間的平面區，且二該平面區與該本體部的兩端面平行。
5. 如請求項1所述超音波傳感裝置，其中，該支撐主體還包含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，且其中的一該第一通道並延伸至該延伸部內。
6. 如請求項5所述超音波傳感裝置，其中，該支撐主體還包含一設置於該延伸部反向於該蓋體部一端的固定部。
7. 如請求項1所述超音波傳感裝置，其中，該支撐主體還包含一包覆於二該蓋體部外表面的抗噪層。
8. 如請求項1所述超音波傳感裝置，其中，二該蓋體部還分別包括複數形成於二該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，該鎖固單元藉由複數該螺孔固定二該蓋體部。