匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體超聲波換能器，尤其是涉及一種匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體超聲波流量計由于測量準確度高、量程比寬、無壓損、無可動部件、安裝費用低等特點，正開始逐漸、大規(guī)模地替代傳統(tǒng)的機械式氣體流量計。氣體超聲波流量計中部分流量計是使用內(nèi)置電源供電的，電源的電壓一般比較低，其中使用的氣體超聲波換能器一般是可以使用低電壓激發(fā)即可獲得較高靈敏度的聲學匹配型氣體超聲波換能器，這種換能器前端的匹配層材料一般都是低密度的材料，材料質(zhì)地偏軟，易吸附污漬，也極易被磨損。匹配層表面粘附了污漬，或被磨損，都會對氣體超聲波換能器的性能產(chǎn)生不利影響，甚至失效，進而影響氣體流量計的計量精度。因此，在設(shè)計適用于氣體超聲波流量計的氣體超聲波換能器時，必須考慮在氣體超聲波流量計的匹配層表面加一層保護膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器，它具有耐污、耐磨、耐高壓，適宜安裝在可對含有微量固體微粒和微量液體雜質(zhì)的高壓氣體介質(zhì)的體積流量進行計量、使用低電壓電源供電的氣體超聲波流量計。
[0004]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括壓電片、匹配層、金屬保護膜、密封圈、塑料殼、軟膠填充層、金屬壓板、金屬殼、硬質(zhì)密封膠層和導線；金屬殼內(nèi)從下至上依次裝有匹配層、壓電片、金屬壓板和硬質(zhì)密封膠層，導線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負極面的邊緣，導線的屏蔽層與金屬殼相連接。匹配層和金屬殼間裝有塑料殼，匹配層和壓電片位于塑料殼內(nèi)，壓電片的上端面與塑料殼中心的凸臺連接，壓電片的下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內(nèi)，壓電片、匹配層和塑料殼之間填充軟膠填充層，帽狀金屬保護膜套在塑料殼的下端面，帽狀金屬保護膜與匹配層下端面連接，帽狀金屬保護膜的帽沿與金屬殼間裝有密封圈。
[0005]所述帽狀金屬保護膜的帽沿與金屬殼間裝有密封圈，使用金屬壓板的前端壓緊，保證換能器氣密性的第一次封裝，金屬壓板的后端是硬質(zhì)密封膠層，保證換能器氣密性的第二次封裝。
[0006]所述帽狀金屬保護膜的厚度為0.03-0.5mm。
[0007]本發(fā)明具有的有益效果是:
1)換能器匹配層前端帶有金屬保護膜，可以提高換能器的防污及抗磨損能力，保證換能器在含有微量固體微粒和微量液體雜質(zhì)的氣體介質(zhì)仍然可以正常使用；
2)換能器使用塑料殼和金屬殼的雙重封裝結(jié)構(gòu)，即方便了換能器的裝配，又提高了換能器的氣密性和耐高壓能力；
3)換能器中匹配層直徑大于壓電片直徑，降低了換能器信號大小及信號波形對匹配層厚度誤差的敏感度，有利提高換能器性能的一致性；
4)換能器的匹配層上有壓電片安裝的定位凹槽，方便了壓電片的安裝。
[0008]本發(fā)明適宜安裝在可對含有微量固體微粒和微量液體雜質(zhì)的高壓氣體介質(zhì)的體積流量進行計量、使用低電壓電源供電的氣體超聲波流量計中。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:1、壓電片，2、匹配層，3、金屬保護膜，4、密封圈，5、塑料殼，6、軟膠填充層，7、金屬壓板，8、金屬殼，9、硬質(zhì)密封膠層，10、導線。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明包括壓電片1、匹配層2、金屬保護膜3、密封圈4、塑料殼5、軟膠填充層6、金屬壓板7、金屬殼8、硬質(zhì)密封膠層9和導線10 ;金屬殼8內(nèi)從下至上依次裝有塑料殼5、金屬壓板7和硬質(zhì)密封膠層9，導線10中的兩根線芯分別焊接在壓電片1的正極面和負極面的邊緣，導線10的屏蔽層與金屬殼8相連接，此結(jié)構(gòu)可以提高換能器的信噪比。匹配層2和壓電片1位于塑料殼5內(nèi)，壓電片1的上端面與塑料殼5中心的凸臺連接，壓電片1的下端面嵌入匹配層2上端面中心的定位槽內(nèi)，壓電片1、匹配層2和塑料殼5之間填充軟膠填充層6，帽狀金屬保護膜3套在塑料殼5的下端面，帽狀金屬保護膜3與匹配層2下端面連接，帽狀金屬保護膜3的帽沿與金屬殼8間裝有密封圈4。
[0013]壓電片1為電能與機械能的轉(zhuǎn)換元件，壓電片1的正極端上粘接有匹配層2，匹配層2的直徑大于壓電片1，且匹配層2上開有定位槽以便于壓電片1與匹配層2位置對中；壓電片1和匹配層2粘接后裝配在塑料殼5中，壓電片1的負極端在塑料殼5中與塑料殼5內(nèi)部的凸臺接觸進行軸向定位以保證換能器整體耐壓性能。
[0014]所述帽狀金屬保護膜3的帽沿與金屬殼8間裝有密封圈4，使用金屬壓板7的前端壓緊，保證換能器氣密性的第一次封裝，金屬壓板7的后端是硬質(zhì)密封膠層9，保證換能器氣密性的第二次封裝。
[0015]所述帽狀金屬保護膜3的厚度為0.03-0.5mm。
[0016]如圖1所示，在壓電片1的正負極端面的外邊緣上焊接導線10的兩根線芯后，再在壓電片1的正極端面上涂上混合均勻的雙組分膠，將匹配層2帶有定位凹槽的一面的凹槽與壓電片對齊、壓緊；待粘接壓電片1與匹配層2的雙組分膠固化后，將導線10從塑料殼5后端的孔中穿過后將導線10的另一根線芯焊接在壓電片1的負極端面外邊緣上，再將壓電片1與匹配層2組成的換能器核心裝入塑料殼5中，匹配層2的外圓柱面與塑料殼5的內(nèi)孔成間隙配合，壓電片1的負極端面與塑料殼5中的凸臺貼緊；從塑料殼5的后端孔中向壓電片1與塑料殼5之間的空隙中注入液態(tài)軟膠，待液態(tài)軟膠固化后形成軟膠填充層6 ;在匹配層2的前端面上涂上膠，將金屬保護膜3粘貼匹配層2上，金屬保護膜3的內(nèi)圓柱面與塑料殼5外圓柱面過盈配合，金屬保護膜厚度一般選取在0.03-0.5mm之間；在金屬保護膜3的外圓柱面上套上密封圈4 ;將上述部件裝入金屬殼8的內(nèi)腔中，使用金屬壓板7將金屬保護膜3前端面壓至金屬殼前端面平齊；將導線10的屏蔽層粘接在金屬壓板7上，從金屬殼8的后端灌入液態(tài)密封膠，待液態(tài)密封膠固化后形成硬質(zhì)密封膠層9。
【主權(quán)項】
1.一種匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器，包括壓電片(1)、匹配層(2)、金屬壓板(7)、金屬殼(8)、硬質(zhì)密封膠層(9)和導線(10);金屬殼⑶內(nèi)從下至上依次裝有匹配層(2)、壓電片(I)、金屬壓板(7)和硬質(zhì)密封膠層(9)，導線(10)中的兩根線芯分別焊接在壓電片(I)的正極面和負極面的邊緣，導線(10)的屏蔽層與金屬殼(8)相連接；其特征在于:匹配層⑵和金屬殼⑶間裝有塑料殼(5)，匹配層⑵和壓電片⑴位于塑料殼(5)內(nèi)，壓電片⑴的上端面與塑料殼(5)中心的凸臺連接，壓電片⑴的下端面嵌入匹配層⑵上端面中心的定位槽內(nèi)，壓電片(I)、匹配層⑵和塑料殼(5)之間填充軟膠填充層(6)，帽狀金屬保護膜(3)套在塑料殼(5)的下端面，帽狀金屬保護膜(3)與匹配層⑵下端面連接，帽狀金屬保護膜⑶的帽沿與金屬殼⑶間裝有密封圈(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器，其特征在于:所述帽狀金屬保護膜(3)的厚度為0.03-0.5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器，其特征在于:所述帽狀金屬保護膜(3)的帽沿與金屬殼(8)間裝有密封圈(4)，使用金屬壓板(7)的前端壓緊，保證換能器氣密性的第一次封裝，金屬壓板(7)的后端是硬質(zhì)密封膠層(9)，保證換能器氣密性的第二次封裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種匹配層前端帶金屬保護膜結(jié)構(gòu)的氣體超聲波換能器。金屬殼內(nèi)從下至上依次裝有塑料殼、金屬壓板和硬質(zhì)密封膠層，導線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負極面的邊緣。壓電片的上端面與塑料殼中心的凸臺連接，下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內(nèi)，壓電片、匹配層和塑料殼之間填充軟膠填充層，帽狀金屬保護膜套在塑料殼的下端面，帽狀金屬保護膜與匹配層下端面連接，帽狀金屬保護膜的帽沿與金屬殼間裝有密封圈。本發(fā)明具有極好的耐高壓、抗腐蝕能力，適宜安裝在可對含有微量固體微粒和微量液體雜質(zhì)的高壓氣體介質(zhì)的體積流量進行計量、使用低電壓電源供電的氣體超聲波流量計中。
【IPC分類】B06B1/06
【公開號】CN105268619
【申請?zhí)枴緾N201510801023
【發(fā)明人】傅新, 徐嬋娜, 吳建文, 王楚男, 陳思, 徐順
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月19日