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　　創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利——一一種超聲傳感器壓電陶瓷晶片的耐壓抗凍結(jié)構(gòu)及方法

2017-12-04 14:08:49 · 中國(guó)儀表網(wǎng) 閱讀：193
　　創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利——一一種超聲傳感器壓電陶瓷晶片的耐壓抗凍結(jié)構(gòu)及方法
　　創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利——一一種超聲傳感器壓電陶瓷晶片的耐壓抗凍結(jié)構(gòu)及方法。該專(zhuān)利由匯中儀表股份有限公司申請(qǐng)，并于2017年11月28日獲得授權(quán)公告。
 
　　內(nèi)容說(shuō)明
 
　　本發(fā)明涉及一種超聲傳感器壓電陶瓷晶片的耐壓抗凍結(jié)構(gòu)及方法，特別是利用超聲檢測(cè)技術(shù)，計(jì)量管道內(nèi)液體流量或熱量的轉(zhuǎn)換器專(zhuān)用測(cè)量傳感器，適用于小管徑內(nèi)液體流量、熱量的計(jì)量，屬于聲學(xué)、傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
 
　　發(fā)明背景
 
　　目前，現(xiàn)有管道用超聲流量、熱量計(jì)及超聲水表的超聲波換能器(也稱(chēng)為傳感器)，主要由傳感器外殼、晶片保護(hù)套和壓電陶瓷晶片組成(也有將傳感器外殼和晶片保護(hù)套合為一體，超聲波傳感器直接由傳感器外殼和壓電陶瓷晶片組成)。其中壓電陶瓷晶片用于發(fā)射和接收超聲波；晶片保護(hù)套用于保護(hù)壓電陶瓷片在使用過(guò)程中不被劃傷、磕傷；傳感器外殼是整個(gè)超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)載體，用于和管段或其它部件連接。上述超聲波傳感器在實(shí)際使用中存在如下問(wèn)題：在管道內(nèi)高壓(或管道內(nèi)有負(fù)壓情況)或者管道內(nèi)介質(zhì)結(jié)冰狀況下，由于晶片保護(hù)套或傳感器外殼與壓電陶瓷晶片的變形系數(shù)不同，晶片保護(hù)套或傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸的部位發(fā)生變形(翹起)，使得壓電陶瓷晶片破碎或造成壓電陶瓷晶片和傳感器外殼之間形成間隙，從而造成超聲波傳感器損壞或發(fā)射(接收)信號(hào)強(qiáng)度性能明顯下降，影響儀表正常測(cè)量。
 
　　發(fā)明內(nèi)容
 
　　本發(fā)明目的是提供一種超聲傳感器壓電陶瓷晶片的耐壓抗凍結(jié)構(gòu)及方法，確保在管道內(nèi)介質(zhì)高壓情況或管道內(nèi)介質(zhì)有冷凍結(jié)冰現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，超聲波傳感器的壓電陶瓷晶片不會(huì)因此受到損壞而影響儀表正常測(cè)量，解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題。
 

 
圖為本實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖
 
　　一種超聲傳感器壓電陶瓷晶片的耐壓抗凍結(jié)構(gòu)，包含傳感器外殼和壓電陶瓷晶片，壓電陶瓷晶片設(shè)置在傳感器外殼內(nèi)；其特別之處在于：傳感器殼上設(shè)有減壓結(jié)構(gòu)，所述減壓結(jié)構(gòu)，位于傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸的部位及其周?chē)?，傳感器外殼與減壓結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。所述減壓結(jié)構(gòu)，改變傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸部位周?chē)钠秸螒B(tài)，釋放傳感器外殼的變形應(yīng)力，減小傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸部位的變形，保護(hù)壓電陶瓷晶片不被損壞。
 
　　所述減壓結(jié)構(gòu)，數(shù)量是一個(gè)及以上，可以設(shè)置在傳感器外殼內(nèi)表面，也可以設(shè)置在傳感器外殼外表面，或者在傳感器外殼內(nèi)表面和外表面均設(shè)有減壓結(jié)構(gòu)。所述壓電陶瓷晶片粘貼在傳感器外殼的內(nèi)表面；也可以采用卡環(huán)或螺紋固定在傳感器外殼內(nèi)表面。所述減壓結(jié)構(gòu)，有多種結(jié)構(gòu)形態(tài)，包含：1、凸臺(tái)減壓結(jié)構(gòu)：在傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸部位周?chē)O(shè)置階梯狀凸臺(tái)，階梯狀凸臺(tái)的外徑大于或等于壓電陶瓷晶片外徑。階梯狀凸臺(tái)可以設(shè)置在傳感器外殼內(nèi)表面，也可以設(shè)置在傳感器外殼外表面。 所述凸臺(tái)減壓結(jié)構(gòu)，其形狀可以是圓形，也可以是矩形、橢圓形等其他形狀，但其截面輪廓要覆蓋壓電陶瓷晶片截面。 2、環(huán)狀減壓結(jié)構(gòu)：在傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸部位周?chē)O(shè)置環(huán)狀溝槽，環(huán)狀溝槽的內(nèi)徑大于或等于壓電陶瓷晶片外徑。環(huán)狀溝槽可以設(shè)置在傳感器外殼內(nèi)表面，也可以設(shè)置在傳感器外殼外表面。所述環(huán)狀溝槽，截面是任意的，包括矩形、半圓形、三角形、梯形等形狀；可以設(shè)置一條環(huán)狀溝槽，也可以設(shè)置多條環(huán)狀溝槽。所述環(huán)狀溝槽可以是環(huán)繞整個(gè)傳感器外殼連續(xù)分布，也可以是斷續(xù)分布在傳感器外殼上。所述傳感器外殼，可以是金屬棒料加工而成，也可以采用鑄造、鍛造等方式加工而成，還可以采用注塑形式成形。 所述減壓結(jié)構(gòu)既可以與傳感器外殼做成一體，整體為一體結(jié)構(gòu)；也可以為分體結(jié)構(gòu)，分別單獨(dú)制作減壓結(jié)構(gòu)和傳感器外殼，然后用焊接、鉚接、螺紋連接等方式將減壓結(jié)構(gòu)和傳感器外殼固定在一起。
 
　　由于在傳感器外殼上設(shè)置了減壓結(jié)構(gòu)，有效地緩沖了因高壓或冰凍對(duì)壓電陶瓷晶片的應(yīng)力影響，在超聲波傳感器受到高壓或冰凍時(shí)，傳感器外殼在減壓結(jié)構(gòu)處發(fā)生形變吸收外界應(yīng)力，減少壓電陶瓷晶片與傳感器外殼接觸部位的變形，保證了壓電陶瓷晶片和傳感器外殼之間始終牢固結(jié)合，使超聲波傳感器不會(huì)受到高壓和冰凍的影響，始終可以穩(wěn)定工作，確保了儀表的穩(wěn)定測(cè)量。
 
　　所包含步驟如下：在安裝管道用超聲流量、熱量計(jì)及超聲水表的超聲波傳感器時(shí)，將壓電陶瓷晶片設(shè)置在傳感器外殼內(nèi)，在傳感器外殼上設(shè)有減壓結(jié)構(gòu)，所述減壓結(jié)構(gòu)，位于傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸的部位及其周?chē)瑐鞲衅魍鈿づc減壓結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)；減壓結(jié)構(gòu)環(huán)繞在傳感器外殼與壓電陶瓷晶片接觸部位的周?chē)?，形成?duì)壓電陶瓷晶片的防護(hù)；超聲流量、熱量計(jì)及超聲水表在管道上使用過(guò)程中，當(dāng)管道中壓力變化或者產(chǎn)生，傳感器外殼的減壓結(jié)構(gòu)處首先發(fā)生形變吸收外界應(yīng)力，避免或減少壓電陶瓷晶片與傳感器外殼接觸部位的變形，保證壓電陶瓷晶片和傳感器外殼之間始終牢固結(jié)合，使超聲波傳感器不會(huì)受到管道壓力變化和冰凍的影響，始終穩(wěn)定工作，確保儀表的穩(wěn)定測(cè)量。
 
　　本發(fā)明的有益效果：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、耐壓力高、抗凍性能強(qiáng)、拆裝方便等特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用在管道內(nèi)被測(cè)介質(zhì)為高壓情況和易發(fā)生冰凍損壞被測(cè)儀表的流量測(cè)量工況，可廣泛應(yīng)用于超聲流量、熱量計(jì)及超聲水表的專(zhuān)用超聲波傳感器，尤其是適合用于防凍水表測(cè)量中。
 
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