CN105268619A - 匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器。金属壳内从下至上依次装有塑料壳、金属压板和硬质密封胶层，导线中的两根线芯分别焊接在压电片的正极面和负极面的边缘。压电片的上端面与塑料壳中心的凸台连接，下端面嵌入匹配层上端面中心的定位槽内，压电片、匹配层和塑料壳之间填充软胶填充层，帽状金属保护膜套在塑料壳的下端面，帽状金属保护膜与匹配层下端面连接，帽状金属保护膜的帽沿与金属壳间装有密封圈。本发明具有极好的耐高压、抗腐蚀能力，适宜安装在可对含有微量固体微粒和微量液体杂质的高压气体介质的体积流量进行计量、使用低电压电源供电的气体超声波流量计中。

Description

匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器
技术领域
本发明涉及气体超声波换能器，尤其是涉及一种匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器。
背景技术
气体超声波流量计由于测量准确度高、量程比宽、无压损、无可动部件、安装费用低等特点，正开始逐渐、大规模地替代传统的机械式气体流量计。气体超声波流量计中部分流量计是使用内置电源供电的，电源的电压一般比较低，其中使用的气体超声波换能器一般是可以使用低电压激发即可获得较高灵敏度的声学匹配型气体超声波换能器，这种换能器前端的匹配层材料一般都是低密度的材料，材料质地偏软，易吸附污渍，也极易被磨损。匹配层表面粘附了污渍，或被磨损，都会对气体超声波换能器的性能产生不利影响，甚至失效，进而影响气体流量计的计量精度。因此，在设计适用于气体超声波流量计的气体超声波换能器时，必须考虑在气体超声波流量计的匹配层表面加一层保护膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器，它具有耐污、耐磨、耐高压，适宜安装在可对含有微量固体微粒和微量液体杂质的高压气体介质的体积流量进行计量、使用低电压电源供电的气体超声波流量计。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括压电片、匹配层、金属保护膜、密封圈、塑料壳、软胶填充层、金属压板、金属壳、硬质密封胶层和导线；金属壳内从下至上依次装有匹配层、压电片、金属压板和硬质密封胶层，导线中的两根线芯分别焊接在压电片的正极面和负极面的边缘，导线的屏蔽层与金属壳相连接。匹配层和金属壳间装有塑料壳，匹配层和压电片位于塑料壳内，压电片的上端面与塑料壳中心的凸台连接，压电片的下端面嵌入匹配层上端面中心的定位槽内，压电片、匹配层和塑料壳之间填充软胶填充层，帽状金属保护膜套在塑料壳的下端面，帽状金属保护膜与匹配层下端面连接，帽状金属保护膜的帽沿与金属壳间装有密封圈。
所述帽状金属保护膜的帽沿与金属壳间装有密封圈，使用金属压板的前端压紧，保证换能器气密性的第一次封装，金属压板的后端是硬质密封胶层，保证换能器气密性的第二次封装。
所述帽状金属保护膜的厚度为0.03~0.5mm。
本发明具有的有益效果是：
1)换能器匹配层前端带有金属保护膜，可以提高换能器的防污及抗磨损能力，保证换能器在含有微量固体微粒和微量液体杂质的气体介质仍然可以正常使用；
2)换能器使用塑料壳和金属壳的双重封装结构，即方便了换能器的装配，又提高了换能器的气密性和耐高压能力；
3)换能器中匹配层直径大于压电片直径，降低了换能器信号大小及信号波形对匹配层厚度误差的敏感度，有利提高换能器性能的一致性；
4)换能器的匹配层上有压电片安装的定位凹槽，方便了压电片的安装。
本发明适宜安装在可对含有微量固体微粒和微量液体杂质的高压气体介质的体积流量进行计量、使用低电压电源供电的气体超声波流量计中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、压电片，2、匹配层，3、金属保护膜，4、密封圈，5、塑料壳，6、软胶填充层，7、金属压板，8、金属壳，9、硬质密封胶层，10、导线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明包括压电片1、匹配层2、金属保护膜3、密封圈4、塑料壳5、软胶填充层6、金属压板7、金属壳8、硬质密封胶层9和导线10；金属壳8内从下至上依次装有塑料壳5、金属压板7和硬质密封胶层9，导线10中的两根线芯分别焊接在压电片1的正极面和负极面的边缘，导线10的屏蔽层与金属壳8相连接，此结构可以提高换能器的信噪比。匹配层2和压电片1位于塑料壳5内，压电片1的上端面与塑料壳5中心的凸台连接，压电片1的下端面嵌入匹配层2上端面中心的定位槽内，压电片1、匹配层2和塑料壳5之间填充软胶填充层6，帽状金属保护膜3套在塑料壳5的下端面，帽状金属保护膜3与匹配层2下端面连接，帽状金属保护膜3的帽沿与金属壳8间装有密封圈4。
压电片1为电能与机械能的转换元件，压电片1的正极端上粘接有匹配层2，匹配层2的直径大于压电片1，且匹配层2上开有定位槽以便于压电片1与匹配层2位置对中；压电片1和匹配层2粘接后装配在塑料壳5中，压电片1的负极端在塑料壳5中与塑料壳5内部的凸台接触进行轴向定位以保证换能器整体耐压性能。
所述帽状金属保护膜3的帽沿与金属壳8间装有密封圈4，使用金属压板7的前端压紧，保证换能器气密性的第一次封装，金属压板7的后端是硬质密封胶层9，保证换能器气密性的第二次封装。
所述帽状金属保护膜3的厚度为0.03~0.5mm。
如图1所示，在压电片1的正负极端面的外边缘上焊接导线10的两根线芯后，再在压电片1的正极端面上涂上混合均匀的双组分胶，将匹配层2带有定位凹槽的一面的凹槽与压电片对齐、压紧；待粘接压电片1与匹配层2的双组分胶固化后，将导线10从塑料壳5后端的孔中穿过后将导线10的另一根线芯焊接在压电片1的负极端面外边缘上，再将压电片1与匹配层2组成的换能器核心装入塑料壳5中，匹配层2的外圆柱面与塑料壳5的内孔成间隙配合，压电片1的负极端面与塑料壳5中的凸台贴紧；从塑料壳5的后端孔中向压电片1与塑料壳5之间的空隙中注入液态软胶，待液态软胶固化后形成软胶填充层6；在匹配层2的前端面上涂上胶，将金属保护膜3粘贴匹配层2上，金属保护膜3的内圆柱面与塑料壳5外圆柱面过盈配合，金属保护膜厚度一般选取在0.03~0.5mm之间；在金属保护膜3的外圆柱面上套上密封圈4；将上述部件装入金属壳8的内腔中，使用金属压板7将金属保护膜3前端面压至金属壳前端面平齐；将导线10的屏蔽层粘接在金属压板7上，从金属壳8的后端灌入液态密封胶，待液态密封胶固化后形成硬质密封胶层9。

Claims (3)

1.一种匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器，包括压电片(1)、匹配层(2)、金属压板(7)、金属壳(8)、硬质密封胶层(9)和导线(10)；金属壳(8)内从下至上依次装有匹配层(2)、压电片(1)、金属压板(7)和硬质密封胶层(9)，导线(10)中的两根线芯分别焊接在压电片(1)的正极面和负极面的边缘，导线(10)的屏蔽层与金属壳(8)相连接；其特征在于：匹配层(2)和金属壳(8)间装有塑料壳(5)，匹配层(2)和压电片(1)位于塑料壳(5)内，压电片(1)的上端面与塑料壳(5)中心的凸台连接，压电片(1)的下端面嵌入匹配层(2)上端面中心的定位槽内，压电片(1)、匹配层(2)和塑料壳(5)之间填充软胶填充层(6)，帽状金属保护膜(3)套在塑料壳(5)的下端面，帽状金属保护膜(3)与匹配层(2)下端面连接，帽状金属保护膜(3)的帽沿与金属壳(8)间装有密封圈(4)。
2.根据权利要求1所述的一种匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器，其特征在于：所述帽状金属保护膜(3)的厚度为0.03~0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种匹配层前端带金属保护膜结构的气体超声波换能器，其特征在于：所述帽状金属保护膜(3)的帽沿与金属壳(8)间装有密封圈(4)，使用金属压板(7)的前端压紧，保证换能器气密性的第一次封装，金属压板(7)的后端是硬质密封胶层(9)，保证换能器气密性的第二次封装。
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