超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法，在管壁上設(shè)有至少兩個(gè)換能器，換能器設(shè)有多個(gè)壓電基元。采用不同的相位差或延遲時(shí)間差激勵(lì)換能器的不同的壓電單元，根據(jù)聲波疊加原理實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)。通過控制多個(gè)壓電單元相位差或延遲時(shí)間差控制聲束偏轉(zhuǎn)角度和聲波聚焦深度，實(shí)現(xiàn)不同的檢測方法。能夠隨超聲波熱表檢測需求進(jìn)行聲束偏轉(zhuǎn)角度和聚焦深度調(diào)節(jié)。
【專利說明】超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波熱表換能器，尤其涉及一種超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)一，如圖1所示，超聲波熱表設(shè)計(jì)中，超聲波廣泛設(shè)計(jì)成直射式，即發(fā)射聲束垂直于換能器發(fā)射面。故U型掃描方式中，需要借助反射鏡實(shí)現(xiàn)聲波在管道中傳播以實(shí)現(xiàn)計(jì)量。導(dǎo)致了聲學(xué)信號減弱、測試管體設(shè)計(jì)復(fù)雜、對反射鏡安裝角度要求高等問題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)二，如圖2所示，在V型和W型等超聲波檢測中，超聲換能器需要斜插入管道。此設(shè)計(jì)要求換能器在管道上固定工藝復(fù)雜，并且產(chǎn)生氣泡積累、壓損加大等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠隨超聲波熱表檢測需求進(jìn)行聲束偏轉(zhuǎn)角度和聚焦深度調(diào)節(jié)的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的超聲波熱表相控陣換能器，在管壁上設(shè)有至少兩個(gè)換能器，所述換能器設(shè)有多個(gè)壓電基兀。
[0007]本發(fā)明的上述的超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，采用不同的相位差或延遲時(shí)間差激勵(lì)所述換能器的不同的壓電單元，根據(jù)聲波疊加原理實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)。
[0008]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法，由于換能器設(shè)有多個(gè)壓電基元，采用不同的相位差或延遲時(shí)間差激勵(lì)所述換能器的不同的壓電單元，根據(jù)聲波疊加原理實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)，能夠隨超聲波熱表檢測需求進(jìn)行聲束偏轉(zhuǎn)角度和聚焦深度調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)一的超聲波熱表換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為現(xiàn)有技術(shù)二的超聲波熱表換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0013]本發(fā)明的超聲波熱表相控陣換能器，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0014]在管壁上設(shè)有至少兩個(gè)換能器，所述換能器設(shè)有多個(gè)壓電基元。
[0015]所述換能器垂直于所述管壁安裝。
[0016]兩個(gè)換能器安裝于所述管壁的同一側(cè)或相對側(cè)。
[0017]本發(fā)明的上述的超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0018]采用不同的相位差或延遲時(shí)間差激勵(lì)所述換能器的不同的壓電單元，根據(jù)聲波疊加原理實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)。
[0019]通過控制多個(gè)壓電單元相位差或延遲時(shí)間差控制聲束偏轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)不同的檢測方法。
[0020]通過選擇不同的壓電基元組合和壓電基元的激勵(lì)方式調(diào)節(jié)聲波聚焦深度。
[0021]根據(jù)流量大小、使用環(huán)境、測試溫度、檢測方式或檢測精度的要求選擇不同的壓電基元組合和壓電基元的激勵(lì)方式。
[0022]根據(jù)使用溫度不同，通過調(diào)節(jié)聲束傾斜角度和聚焦深度來調(diào)節(jié)檢測的精度。
[0023]本發(fā)明的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法，能夠隨超聲波熱表檢測需求進(jìn)行聲束偏轉(zhuǎn)角度和聚焦深度調(diào)節(jié)。
[0024]具體實(shí)施例:
[0025]如圖3所示，由若干個(gè)子換能器振動源即基元組成。對每個(gè)基元的激勵(lì)信號時(shí)間延遲或相位不同實(shí)現(xiàn)超聲波聲束偏轉(zhuǎn)角度可調(diào)，選擇不同基元和不同激勵(lì)方式組合，實(shí)現(xiàn)超聲波聚焦深度可調(diào)。
[0026]在超聲波換能器中根據(jù)檢測條件分割成很多小換能器，每個(gè)小換能器稱為基元，整個(gè)換能器成陣列式分布；
[0027]將一對換能器安裝在管道上，分別用于發(fā)射和接收超聲波；可以同側(cè)也可以異側(cè)安裝；
[0028]對發(fā)射換能器的不同基元激勵(lì)不同相位或者不同延遲時(shí)間的電信號；
[0029]根據(jù)聲波疊加原理，超聲波聲束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)超聲波聲束與水流方向成一定夾角；
[0030]選擇不同的基元組合和激勵(lì)信號組合方式以調(diào)整超聲波聲場聚焦深度；
[0031]接收換能器接收聲波信號以實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量；
[0032]當(dāng)使用溫度發(fā)生變化時(shí)，聲速隨之變化，實(shí)時(shí)調(diào)整聲束偏轉(zhuǎn)角度和聚焦深度以保證信號準(zhǔn)確性，從而保證計(jì)量精度；
[0033]當(dāng)使用工況、水質(zhì)等環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，調(diào)整聲束偏轉(zhuǎn)角度和聚焦深度以保證計(jì)量精度；
[0034]為提高計(jì)量精度，可以靈活切變檢測方法，比如U型檢測方法、V型檢測方法和W型檢測方法等。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波熱表相控陣換能器，其特征在于，在管壁上設(shè)有至少兩個(gè)換能器，所述換能器設(shè)有多個(gè)壓電基元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱表相控陣換能器，其特征在于，所述換能器垂直于所述管壁安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波熱表相控陣換能器，其特征在于，兩個(gè)換能器安裝于所述管壁的同一側(cè)或相對側(cè)。
4.一種權(quán)利要求1、2或3所述的超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其特征在于，采用不同的相位差或延遲時(shí)間差激勵(lì)所述換能器的不同的壓電單元，根據(jù)聲波疊加原理實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其特征在于，其特征在于，通過控制多個(gè)壓電單元相位差或延遲時(shí)間差控制聲束偏轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)不同的檢測方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其特征在于，其特征在于，通過選擇不同的壓電基元組合和壓電基元的激勵(lì)方式調(diào)節(jié)聲波聚焦深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其特征在于，其特征在于，根據(jù)流量大小、使用環(huán)境、測試溫度、檢測方式或檢測精度的要求選擇不同的壓電基元組合和壓電基元的激勵(lì)方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其特征在于，其特征在于，根據(jù)使用溫度不同，通過調(diào)節(jié)聲束傾斜角度和聚焦深度來調(diào)節(jié)檢測的精度。
【文檔編號】G01K19/00GK104515626SQ201410836610
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】周到, 孫鳳, 鄭忠華, 王智, 于大永, 王兆杰 申請人:合肥瑞納表計(jì)有限公司