[发明专利]超声转换器

说明书

本发明涉及一种超声转换器。描述并且示出了一种用于安装到用于测量流动的介质的流量的超声流量测量仪器中的超声转换器（1），其包括用于产生超声信号的机电的转换器元件（2）、载体（3）以及壳体（4），其中，机电的转换器元件布置在载体（3）中，其中，壳体（4）至少部分地由能够导电的材料制成，其中，载体（3）具有带有声学阻抗的载体材料，并且其中，载体材料的声学阻抗的值在机电的转换器元件（2）的声学阻抗的值和有待测量的流动的介质的声学阻抗的值之间。本发明规定，载体（3）是能够导电的，载体（3）和壳体（4）导电地相互连接并且机电的转换器元件与载体（3）导电地相互连接。

技术领域

本发明涉及一种用于安装到用于测量流动的介质的流量的超声流量测量仪器中的超声转换器，其包括用于产生超声信号的机电的转换器元件、载体以及壳体，其中，所述机电的转换器元件布置在所述载体中，其中，所述壳体至少部分地由能够传导的材料制成，其中，所述载体具有带有声学阻抗的载体材料并且其中，所述载体材料的声学阻抗的值位于所述机电的转换器元件的声学阻抗的值与所述流动的介质的声学阻抗的值之间。

背景技术

由现有技术公开了借助于超声流量测量仪器测量不同的介质的流动速度。

这种测量所基于的测量原理是运行时间差方法（Laufzeit-Differrenzverfahren）。在此利用：对流动的介质中超声信号的传播速度叠加有待测量的介质的流速。因此，信号的运行时间取决于所述信号是沿着流动方向还是逆着流动方向通过所述流动的介质。沿着流动方向传递的信号传递得比反向于所述流动方向经过相同距离的信号快。

为了确定所述流速，借助于超声转换器、尤其借助于机电的转换器元件产生超声信号，所述超声信号输入到流动的介质中并且在通过所述流动的介质之后由接收传感器探测。实际中特别经常使用压电元件作为机电的转换器元件。将所述超声信号的所测量的运行时间与然而沿相反方向经过所述相同距离的信号的运行时间进行比较。从两个超声信号的运行时间差中不仅能够确定所述流动的介质的流速以及在管直径已知的情况下能够确定体积流量。

由所述机电的转换器元件所产生的超声信号到所述流动的介质中的传递的质量尤其取决于布置在所述机电的转换器元件与所述介质之间的材料以及其关于超声信号传递的传送特性。在本发明的范围内，在所述机电的转换器元件与所述有待测量的介质之间布置有载体。所述超声信号到所述有待测量的介质中的传递尤其取决于载体材料的声学阻抗或者所述机电的转换器元件的声学阻抗与所述载体材料的声学阻抗之间的阻抗差或者所述载体材料的声学阻抗与所述流动的介质的阻抗之间的阻抗差。如果在所述机电的转换器元件和介质之间布置有具有鉴于所述介质的与所述机电的转换器元件的声学阻抗的值较高的阻抗偏差的载体材料，那么到所述介质中的传送较小。这基于如下情况，即所述超声信号在具有较高的阻抗差的材料的边界面处绝大部分地反射并且仅仅较小的份额的信号得到传送。因此，由现有技术已知，在所述机电的转换器元件和所述流动的介质之间设置有较低的阻抗的、例如由聚合物制成的载体材料。布置在所述机电的转换器元件与所述介质之间的、具有配合载体材料的阻抗的载体称作声学的窗口。

由文件WO 2013/037616已知一种用于超声流量测量仪器的超声转换器，其在带有声学的窗口的不导电的壳体（例如由聚合物制成）中具有机电的转换器元件，其中，在所述机电的转换器元件和所述壳体的声学的窗口之间设置有能够导电的配合涂层用于将所述转换器元件与所述壳体的声学的窗口声学地耦合。所述配合涂层与信号或接地线路连接。通过与地电势（Massepotential）的连接使得所述机电的转换器元件通过所述配合涂层接地。

发明内容

从所述现有技术出发，本发明基于如下的任务，即说明一种超声转换器，其确保了所述超声信号的特别高的信号份额传送到有待测量的介质中并且同时在特别简单的结构的情况下提供了较高的运行可靠性。

前面指明并且引出的任务通过以下方法得到解决，即所述载体至少部分是能够导电的，所述载体和所述壳体导电地相互连接并且所述机电的转换器元件和所述载体导电地相互连接。