[实用新型]一种耐高压抗冻超声波换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种耐高压抗冻超声波换能器，特别是利用超声检测技术，计量管道内液体流量或热量的转换器专用测量传感器，适用于小管径内液体流量、热量的计量，属于声学、传感器技术领域。

背景技术

目前，现有管道用超声流量、热量计及超声水表的超声波换能器（也称为传感器），主要由传感器外壳、晶片保护套和压电陶瓷晶片组成（也有将传感器外壳和晶片保护套合为一体，超声波传感器直接由传感器外壳和压电陶瓷晶片组成）。其中压电陶瓷晶片用于发射和接收超声波；晶片保护套用于保护压电陶瓷片在使用过程中不被划伤、磕伤；传感器外壳是整个超声波传感器的结构载体，用于和管段或其它部件连接。上述超声波传感器在实际使用中存在如下问题：在管道内高压（或管道内有负压情况）或者管道内介质结冰状况下，由于晶片保护套或传感器外壳与压电陶瓷晶片的变形系数不同，晶片保护套或传感器外壳与压电陶瓷晶片接触的部位发生变形（翘起），使得压电陶瓷晶片破碎或造成压电陶瓷晶片和传感器外壳之间形成间隙，从而造成超声波传感器损坏或发射（接收）信号强度性能明显下降，影响仪表正常测量。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种耐高压抗冻超声波换能器，确保在管道内介质高压情况或管道内介质有冷冻结冰现象发生时，超声波传感器不会因此受到损坏而影响仪表正常测量，解决背景技术中存在的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种耐高压抗冻超声波换能器，包含传感器外壳和压电陶瓷晶片，压电陶瓷晶片设置在传感器外壳内；其特别之处在于：传感器外壳上设有减压结构，所述减压结构，位于传感器外壳与压电陶瓷晶片接触的部位及其周围，传感器外壳与减压结构形成一个整体结构。

所述减压结构，改变传感器外壳与压电陶瓷晶片接触部位周围的平整形态，释放传感器外壳的变形应力，减小传感器外壳与压电陶瓷晶片接触部位的变形，保护压电陶瓷晶片不被损坏。

所述减压结构，数量是一个及以上，可以设置在传感器外壳内表面，也可以设置在传感器外壳外表面，或者在传感器外壳内表面和外表面均设有减压结构。

所述压电陶瓷晶片粘贴在传感器外壳的内表面；也可以采用卡环或螺纹固定在传感器外壳内表面。

所述减压结构，有多种结构形态，包含：

1、凸台减压结构：在传感器外壳与压电陶瓷晶片接触部位周围设置阶梯状凸台，阶梯状凸台的外径大于或等于压电陶瓷晶片外径。阶梯状凸台可以设置在传感器外壳内表面，也可以设置在传感器外壳外表面。

所述凸台减压结构，其形状可以是圆形，也可以是矩形、椭圆形等其他形状，但其截面轮廓要覆盖压电陶瓷晶片截面。

2、环状减压结构：在传感器外壳与压电陶瓷晶片接触部位周围设置环状沟槽，环状沟槽的内径大于或等于压电陶瓷晶片外径。环状沟槽可以设置在传感器外壳内表面，也可以设置在传感器外壳外表面。

所述环状沟槽，截面是任意的，包括矩形、半圆形、三角形、梯形等形状；可以设置一条环状沟槽，也可以设置多条环状沟槽。

所述环状沟槽可以是环绕整个传感器外壳连续分布，也可以是断续分布在传感器外壳上。

所述传感器外壳，可以是金属棒料加工而成，也可以采用铸造、锻造等方式加工而成，还可以采用注塑形式成形。

所述减压结构既可以与传感器外壳做成一体，整体为一体结构；也可以为分体结构，分别单独制作减压结构和传感器外壳，然后用焊接、铆接、螺纹连接等方式将减压结构和传感器外壳固定在一起。

由于在传感器外壳上设置了减压结构，有效地缓冲了因高压或冰冻对压电陶瓷晶片的应力影响，在超声波传感器受到高压或冰冻时，传感器外壳在减压结构处发生形变吸收外界应力，减少压电陶瓷晶片与传感器外壳接触部位的变形，保证了压电陶瓷晶片和传感器外壳之间始终牢固结合，使超声波传感器不会受到高压和冰冻的影响，始终可以稳定工作，确保了仪表的稳定测量。

一种耐高压抗冻超声波换能器，包含晶片保护套、传感器外壳和压电陶瓷晶片，压电陶瓷晶片设置在晶片保护套内，晶片保护套固定在传感器外壳上；其特别之处在于：晶片保护套上设有减压结构，所述减压结构，位于晶片保护套与压电陶瓷晶片接触的部位及其周围，晶片保护套与减压结构形成一个整体结构。

所述减压结构，改变晶片保护套与压电陶瓷晶片接触部位周围的平整形态，释放传感器外壳的变形应力，减小晶片保护套与压电陶瓷晶片接触部位的变形，保护压电陶瓷晶片被损坏。

所述减压结构，数量是一个及以上，可以设置在晶片保护套内表面，也可以设置在晶片保护套外表面，或者在晶片保护套内表面和外表面均设有减压结构。