一种表用超声波传感器制作方法技术

本发明专利技术公开了一种表用超声波传感器制作方法，涉及传感器技术领域，解决了现有的超声波传感器中压电材料发出的声波会在空气中被大量衰减，从而导致传感器检测时灵敏度低的技术问题。该传感器包括匹配层，所述匹配层制作的具体步骤为：S100、按比例称取环氧树脂和玻璃微珠，将其混合并搅拌；S200、将搅拌后的所述环氧树脂和玻璃微珠抽真空，抽空后固化；S300、将固化后的所述环氧树脂和玻璃微珠进行加工，得到所述匹配层。本发明专利技术通过对传感器匹配层的制作，实现了声阻抗的匹配和过渡，使压电材料向被测介质中传递更多的能量，并减少超声波能量在传输过程中的衰减，提高传感器的灵敏度。提高传感器的灵敏度。提高传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种表用超声波传感器制作方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种表用超声波传感器制作方法。

技术介绍

[0002]超声波传感器是一种可逆换能器，超声换能器是一种能把电信号转换成超声波，并且又能把从其它被检测对象中接收到的超声波反向信号转换成电信号的器件。
[0003]在超声波传感器中，匹配层是最重要的结构之一。匹配层材料的声阻抗应介于压电材料和空气媒质之间，一般选用低粘度、润湿性能好的环氧树脂作为基体，氧化钨、二氧化钛、二氧化硅等作为填料，但此种复合材料匹配层易出现分层、填料分散不均、声阻抗率较高、匹配效果不好等影响传感器性能的现象。现有的压电材料声阻抗率约为30MRayl，空气的声阻抗率为447Rayl，声阻抗相差越大，声波在界面处反射越强，透过的声波越少，因此，压电材料发出的声波在空气中会被大量衰减，导致灵敏度低。因此，需要合理的匹配层来实现高阻抗的压电材料和低阻抗的空气媒质间的声阻抗过渡，提高传感器的灵敏度。
[0004]现有的超声波传感器中压电材料发出的声波会在空气中被大量衰减，从而导致传感器检测时灵敏度低。因此，亟需一种克服上述问题的新技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种表用超声波传感器制作方法，以解决现有技术中存在的超声波传感器中压电材料发出的声波会在空气中被大量衰减，从而导致传感器检测时灵敏度低的技术问题。
[0006]本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]本专利技术提供的一种表用超声波传感器制作方法，所述传感器包括匹配层，所述匹配层制作的具体步骤为：
[0009]S100、按比例称取环氧树脂和玻璃微珠，将其混合并搅拌；
[0010]S200、将搅拌后的所述环氧树脂和玻璃微珠抽真空，抽真空后固化；
[0011]S300、将固化后的所述环氧树脂和玻璃微珠进行加工，得到所述匹配层。
[0012]优选的，所述环氧树脂和玻璃微珠按重量比例称取，重量比例为1
‑
20:1。
[0013]优选的，所述S100的具体步骤为：
[0014]S110、按所述重量比例称取所述环氧树脂，使用电动搅拌器将其搅拌均匀；所述电动搅拌器的转速设置为350rpm，搅拌时间为0.5min；
[0015]S120、按所述重量比例称取所述玻璃微珠，将其加入搅拌均匀的环氧树脂中，并进行搅拌；搅拌时先手动搅拌，再使用电动搅拌机进行搅拌；所述电动搅拌机的转速设置为450rpm，搅拌时间为4.5min。
[0016]优选的，所述传感器还包括压电材料，所述压电材料上设置有正负极，所述压电材
料的负极与所述匹配层固定连接；所述压电材料的负极与所述匹配层固定连接的具体步骤为：
[0017]S10、称取一定量的环氧树脂，搅拌均匀并抽真空排除气泡；
[0018]S20、在所述匹配层内表面涂抹已排除气泡的环氧树脂，将所述压电材料的负极粘接在所述匹配层内部；
[0019]S30、等待固化，固化的条件为40℃下固化24小时。
[0020]优选的，所述传感器还包括PCB板，所述PCB板与所述压电材料的正极固定连接，所述PCB板与压电材料固定连接的方法为：称取一定量的硅胶，搅拌均匀并抽真空排除气泡，在压电材料正极上涂抹已排除气泡的硅胶，将所述PCB板与所述压电材料正极进行粘接，在60℃下烘干两小时。
[0021]优选的，所述传感器还包括信号线，所述压电材料和信号线均与PCB板焊盘电连接，所述压电材料的信号通过所述PCB板焊盘和信号线向外输出。
[0022]优选的，所述压电材料为PZT
‑
5H陶瓷材料。
[0023]优选的，所述传感器还包括填灌至所述匹配层中的背衬材料；所述背衬材料的制作方法为：称取一定量的背衬材料，搅拌均匀并抽真空排除气泡，将其填灌至所述匹配层中，在60℃下烘干两小时。
[0024]优选的，所述传感器还包括保护外壳，所述背衬材料填灌至所述匹配层后，称取一定量的环氧封装胶，搅拌均匀，将所述保护外壳与所述匹配层进行封装，在60℃下烘干两小时。
[0025]优选的，所述背衬材料为硅胶、聚氨酯、环氧树脂与金属氧化物粉末或环氧树脂与无机粉末形成的复合材料。
[0026]实施本专利技术上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
[0027]本专利技术通过对传感器匹配层的制作，实现了声阻抗的匹配和过渡，使压电材料向被测介质中传递更多的能量，并减少超声波能量在传输过程中的衰减，提高传感器的灵敏度。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
[0029]图1是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中匹配层的制作流程图；
[0030]图2是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中S100的制作流程图；
[0031]图3是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中压电材料和匹配层固定连接的流程图；
[0032]图4是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中传感器整体结构的剖面示意图；
[0033]图5是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中传感器的抗阻曲线测试图；
[0034]图6是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中传感器的回波曲线测试图；
[0035]图7是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中传感器的流量超声检测系统USS扫频中ADCCapture的测试图；
[0036]图8是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中传感器的流量超声检测系统USS扫频中waveforms的采集结果示意图；
[0037]图9是本专利技术表用超声波传感器制作方法实施例中传感器的实际上表测试图。
[0038]图中：1、匹配层；2、压电材料；3、背衬材料；4、PCB板；5、信号线；6、保护外壳。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本专利技术可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本专利技术的范围和实质。
[0040]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表用超声波传感器制作方法，其特征在于，所述传感器包括匹配层，所述匹配层制作的具体步骤为：S100、按比例称取环氧树脂和玻璃微珠，将其混合并搅拌；S200、将搅拌后的所述环氧树脂和玻璃微珠抽真空，抽真空后固化；S300、将固化后的所述环氧树脂和玻璃微珠进行加工，得到所述匹配层。2.根据权利要求1所述的一种表用超声波传感器制作方法，其特征在于，所述环氧树脂和玻璃微珠按重量比例称取，重量比例为1
‑
20:1。3.根据权利要求2所述的一种表用超声波传感器制作方法，其特征在于，所述S100的具体步骤为：S110、按所述重量比例称取所述环氧树脂，使用电动搅拌器将其搅拌均匀；所述电动搅拌器的转速设置为350rpm，搅拌时间为0.5min；S120、按所述重量比例称取所述玻璃微珠，将其加入搅拌均匀的环氧树脂中，并进行搅拌；搅拌时先手动搅拌，再使用电动搅拌机进行搅拌；所述电动搅拌机的转速设置为450rpm，搅拌时间为4.5min。4.根据权利要求1所述的一种表用超声波传感器制作方法，其特征在于，所述传感器还包括压电材料，所述压电材料上设置有正负极，所述压电材料的负极与所述匹配层固定连接；所述压电材料的负极与所述匹配层固定连接的具体步骤为：S10、称取一定量的环氧树脂，搅拌均匀并抽真空排除气泡；S20、在所述匹配层内表面涂抹已排除气泡的环氧树脂，将所述压电材料的负极粘接在所述匹配层内部；S30、等待固化，固化的条件为40℃下固化2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益良，崔涛，
申请(专利权)人：武汉友讯达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：