[发明专利]超声波热表相控阵换能器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波热表换能器，尤其涉及一种超声波热表相控阵换能器及其检测方法。

背景技术

现有技术一，如图1所示，超声波热表设计中，超声波广泛设计成直射式，即发射声束垂直于换能器发射面。故U型扫描方式中，需要借助反射镜实现声波在管道中传播以实现计量。导致了声学信号减弱、测试管体设计复杂、对反射镜安装角度要求高等问题。

现有技术二，如图2所示，在V型和W型等超声波检测中，超声换能器需要斜插入管道。此设计要求换能器在管道上固定工艺复杂，并且产生气泡积累、压损加大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够随超声波热表检测需求进行声束偏转角度和聚焦深度调节的超声波热表相控阵换能器及其检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的超声波热表相控阵换能器，在管壁上设有至少两个换能器，所述换能器设有多个压电基元。

本发明的上述的超声波热表相控阵换能器的检测方法，采用不同的相位差或延迟时间差激励所述换能器的不同的压电单元，根据声波叠加原理实现声束偏转。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的超声波热表相控阵换能器及其检测方法，由于换能器设有多个压电基元，采用不同的相位差或延迟时间差激励所述换能器的不同的压电单元，根据声波叠加原理实现声束偏转，能够随超声波热表检测需求进行声束偏转角度和聚焦深度调节。

附图说明

图1为现有技术一的超声波热表换能器的结构示意图。

图2为现有技术二的超声波热表换能器的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的超声波热表相控阵换能器及其检测方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的超声波热表相控阵换能器，其较佳的具体实施方式是：

在管壁上设有至少两个换能器，所述换能器设有多个压电基元。

所述换能器垂直于所述管壁安装。

两个换能器安装于所述管壁的同一侧或相对侧。

本发明的上述的超声波热表相控阵换能器的检测方法，其较佳的具体实施方式是：

采用不同的相位差或延迟时间差激励所述换能器的不同的压电单元，根据声波叠加原理实现声束偏转。

通过控制多个压电单元相位差或延迟时间差控制声束偏转角度，实现不同的检测方法。

通过选择不同的压电基元组合和压电基元的激励方式调节声波聚焦深度。

根据流量大小、使用环境、测试温度、检测方式或检测精度的要求选择不同的压电基元组合和压电基元的激励方式。

根据使用温度不同，通过调节声束倾斜角度和聚焦深度来调节检测的精度。

本发明的超声波热表相控阵换能器及其检测方法，能够随超声波热表检测需求进行声束偏转角度和聚焦深度调节。

具体实施例：

如图3所示，由若干个子换能器振动源即基元组成。对每个基元的激励信号时间延迟或相位不同实现超声波声束偏转角度可调，选择不同基元和不同激励方式组合，实现超声波聚焦深度可调。

在超声波换能器中根据检测条件分割成很多小换能器，每个小换能器称为基元，整个换能器成阵列式分布；

将一对换能器安装在管道上，分别用于发射和接收超声波；可以同侧也可以异侧安装；

对发射换能器的不同基元激励不同相位或者不同延迟时间的电信号；

根据声波叠加原理，超声波声束发生偏转，此时超声波声束与水流方向成一定夹角；

选择不同的基元组合和激励信号组合方式以调整超声波声场聚焦深度；

接收换能器接收声波信号以实现流量计量；

当使用温度发生变化时，声速随之变化，实时调整声束偏转角度和聚焦深度以保证信号准确性，从而保证计量精度；

当使用工况、水质等环境发生变化时，调整声束偏转角度和聚焦深度以保证计量精度；

为提高计量精度，可以灵活切变检测方法，比如U型检测方法、V型检测方法和W型检测方法等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。