[实用新型]置有泡沫塑料匹配层的换能器

说明书

技术领域

置有泡沫塑料匹配层的换能器，涉及换能器的制作技术，用于气体超声流量计对有压气体进行测量。

背景技术

在超声工程中，由于两种介质声阻抗失配而造成声传播困难的情况经常发生。气体超声流量计中使用的换能器上的前盖板所用材料一般是物化性能稳定的轻金属(如：铝)，这种轻金属和被测的管道气体的声阻抗相差较大，由于阻抗的显著差异不仅会降低界面透射系数，而且使换能器压电晶片以高Q值谐振，频带窄而脉冲长，从而严重影响测量仪探头的发射接收灵敏度和轴向分辨率，以及信息的丰富程度。为了得到较好的探头的信号灵敏度，常常在失配严重的介质间采用设置匹配层的方法来实现声阻抗过渡以得到较好的测量效果。目前换能器常用的匹配层为软木、聚酯板材等，但是这类材料的匹配层存在易变形、易受温度、压力变化的影响，且容易被腐蚀、污染等缺点，会严重影响气体超声流量计的测量结果。尤其是测量有压气体，如：天然气或其他管道气体，由于管道气体中常含有杂质(煤焦油、水分等)，现场也有温度、压力要求，所以采用这类匹配层的换能器已不能用于气体超声流量计对有压气体进行测量。

发明内容

针对现有的超声换能器匹配层的不足，本实用新型提供一种结构简单、性能可靠，占用空间小、外形美观，测量效果好的置有泡沫塑料匹配层的换能器。

本实用新型换能器采用的泡沫塑料匹配层是利用高分子发泡材料将纳米级的真空玻璃珠经过发泡变成固体物而制成，其物理稳定性：在3000米水深下不变形，且吸水率小于2％；密度为0.5-0.55g/cm³；声速为800m/s，声阻抗率为0.4×10⁶Pa·sm^-1，这种泡沫塑料可大大降低声波在气体中的衰减，并成倍提高换能器信号的灵敏度，可在PH值在4～10范围内的腐蚀性气体中安全使用。

本实用新型换能器是这样制成的：根据换能器频率、信号要求选择厚度2～6mm的泡沫塑料匹配层，泡沫塑料匹配层的直径要求与换能器前盖板的端面直径一致，通过粘结剂粘贴在换能器的前盖板上。

本实用新型的优点在于；泡沫塑料匹配层的性能可靠、结构简单，占用空间小、外形美观；可以实现在管道内-25℃～55℃工况温度下对有压气体的流量测量，并且匹配层不易变形，不易被腐蚀、污染，能有效降低声波在气体中的衰减，提高超声换能器信号的灵敏度。

附图说明

附图是本实用新型实施例示意图，图中：

压电晶片部分1，前盖板2，泡沫塑料匹配层3，环氧树脂4。

具体实施方式

本实用新型换能器首先根据频率、信号的要求选择厚度2～6mm的泡沫塑料匹配层3，然后通过环氧树脂固定粘结在前盖板2上而成。其制作步骤如下，

1.将换能器的前盖板2的端面用无水乙醇擦拭干净，均匀地抹上薄薄一层环氧树脂4；

2.与前盖板2相结合的泡沫塑料匹配层3的端面用无水乙醇擦拭干净，均匀地抹上薄薄一层环氧树脂4；

3.将抹好环氧树脂4的换能器的前盖板2与泡沫塑料匹配层3对准紧密贴合；

4.贴好后，在泡沫塑料匹配层3暴露在外的周边面用无水乙醇擦拭干净均匀地抹上薄薄一层环氧树脂4封边；

5.将贴好泡沫塑料匹配层3的换能器放入烘箱中在60℃下烘烤半小时，待环氧树脂4固化后，制成置有泡沫塑料匹配层的换能器，用于声程较大、对换能器信号灵敏度要求较高的超声流量计对有压气体流量的测量中。

如下附表以Φ28的换能器为例，给出采用泡沫塑料匹配层前后，在不同温度下所测的波形幅度的数据。

附表