超声波换能器及气体超声波流量计制造技术

本申请提供一种超声波换能器及气体超声波流量计，涉及气体流量测量技术领域，用于解决超声波换能器的工作可靠性低的技术问题，该超声波换能器包括金属壳体、换能器芯以及金属尾座；金属壳体的一端封闭，另一端具有开口，换能器芯经开口位于金属壳体内，沿金属壳体的轴向，换能器芯的一端与金属壳体的封闭端的端面连接；金属壳体的开口端与金属尾座连接，且金属壳体的开口端在金属尾座的端面上的投影面积小于金属尾座的端面在投影方向上的面积。本申请能够延长超声波换能器的使用寿命，从而提高超声波换能器的工作可靠性的同时，还能够提高超声波换能器的信噪比。高超声波换能器的信噪比。高超声波换能器的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
超声波换能器及气体超声波流量计


[0001]本申请涉及气体流量测量
，尤其涉及一种超声波换能器及气体超声波流量计。

技术介绍

[0002]超声波换能器作为气体超声流量计的核心部件，其性能、可靠性等均影响着气体超声流量计的计量准确性。
[0003]相关技术中，超声波换能器包括换能器芯，换能器芯包括匹配层、压电元件、吸声背衬和导线，匹配层设置在压电元件的其中一端面上，吸声背衬设置在压电元件的另一端面上。
[0004]然而，由于匹配层通常直接与天然气接触，而匹配层的材质为非金属材质，在具有一定压力的天然气管道中，匹配层的耐压性能差，从而导致超声波换能器的工作可靠性低的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本申请实施例提供一种超声波换能器及气体超声波流量计，能够提高超声波换能器的工作可靠性，延长超声波换能器的寿命的同时，还能够提高超声波换能器的信噪比。
[0006]为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
[0007]本申请实施例第一方面提供一种超声波换能器，包括：金属壳体、换能器芯以及金属尾座；所述金属壳体的一端封闭，另一端具有开口，所述换能器芯经所述开口位于所述金属壳体内，且所述换能器芯的一端与所述金属壳体的封闭端的端面连接；
[0008]所述金属壳体的开口端与所述金属尾座连接，沿所述金属壳体的轴向，所述金属壳体的开口端在所述金属尾座的端面上的投影面积小于所述金属尾座的端面在投影方向上的面积。
[0009]在一些可选的实施方式中，所述金属尾座包括依次连接且同轴心的第一尾座部和第二尾座部，沿所述金属尾座的轴向，所述第一尾座部在其轴向上的投影面积小于所述第二尾座部在其轴向上的投影面积；
[0010]所述第一尾座部穿设于所述金属壳体内，所述第二尾座部与所述金属壳体的端面连接，且沿所述金属壳体的轴向，所述金属壳体的开口端在其轴向上的投影面积小于所述第二尾座部在其轴向上的投影面积。
[0011]在一些可选的实施方式中，所述超声波换能器还包括密封件，所述密封件设置在所述第一尾座部的外侧壁和所述金属壳体的内壁之间，所述密封件被配置为填充所述金属壳体的内侧壁与所述第一尾座部的外侧壁之间的间隙。
[0012]在一些可选的实施方式中，所述密封件为密封圈，所述密封圈套设于所述第一尾座部的外侧壁上；所述密封圈为至少两个，至少两个所述密封圈在所述第一尾座部上沿所
述第一尾座部的轴向间隔设置。
[0013]在一些可选的实施方式中，所述密封圈为O型密封圈。
[0014]在一些可选的实施方式中，所述超声波换能器还包括弹簧导轨，所述弹簧导轨设置于所述金属尾座背离所述换能器芯的一侧，且所述弹簧导轨与所述金属尾座螺纹连接。
[0015]在一些可选的实施方式中，所述金属壳体包括两端均具有开口的金属本体和封盖所述金属本体一端开口的金属端盖；所述金属端盖与所述金属本体激光焊接。
[0016]在一些可选的实施方式中，所述金属端盖为钛合金端盖。
[0017]在一些可选的实施方式中，所述金属端盖的厚度为0.08mm～0.12mm。
[0018]在一些可选的实施方式中，所述金属端盖的厚度为0.1mm。
[0019]本申请实施例的第二方面提供一种气体超声波流量计，包括表体和上述超声波换能器，所述超声波换能器位于所述表体内。
[0020]本申请实施例提供的超声波换能器，包括金属壳体、换能器芯以及金属尾座；金属壳体的一端封闭，另一端具有开口，换能器芯经开口位于金属壳体内，且换能器芯的一端与金属壳体的封闭端的端面连接；金属壳体的开口端与金属尾座连接，将所述金属壳体的轴向作为投影方向，金属壳体的开口端在金属尾座的端面上的投影面积小于金属尾座的端面在投影方向上的面积。上述方案中，通过在换能器芯的外部设置金属壳体，以提高换能器芯的耐压效果，这样，能够延长超声波换能器的使用寿命，从而提高超声波换能器的工作可靠性；另外，通过使金属壳体的开口端的轮廓尺寸小于金属尾座的轮廓尺寸，以使得金属壳体相对金属尾座形成缩径形式，这样，可以减少换能器金属壳体上的声波振动向表体传播，同时也可以减少金属壳体处产生的振动传导到金属尾座，从而减少表体内由于声波振动产生的噪声，从而能够提高超声波换能器的信噪比。
[0021]本申请实施例提供的气体超声波流量计具有与上述超声波换能器同样的有益效果，在此不再赘述。
[0022]除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的超声波换能器及气体超声波流量计所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。
[0024]图1为本申请实施例提供的超声波换能器的爆炸结构示意图；
[0025]图2为本申请实施例提供的超声波换能器中金属壳体与金属尾座装配后的状态示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]100
‑
超声波换能器；
[0028]110
‑
金属壳体；
[0029]120
‑
换能器芯；
[0030]121
‑
匹配层；
[0031]122
‑
压电元件；
[0032]123
‑
吸声背衬；
[0033]124
‑
导线；
[0034]130
‑
金属尾座；
[0035]131
‑
第一尾座部；
[0036]132
‑
第二尾座部；
[0037]140
‑
密封圈；
[0038]150
‑
金属压块；
[0039]160
‑
弹簧导轨。
具体实施方式
[0040]气体超声波流量计由于具有准确度高、无可动部件、量程比宽等优点，正在逐步取代传统的机械式流量计。超声波换能器作为气体超声波流量计的核心部件，其性能、可靠性等均影响着气体超声波流量计的准确性。
[0041]正如
技术介绍
中所描述的，相关技术中超声波换能器包括换能器芯，换能器芯包括匹配层、压电元件、吸声背衬和导线，匹配层设置在压电元件的其中一端面上，吸声背衬设置在压电元件的另一端面上。然而，超声波换能器多为匹配层直接与天然气接触，而匹配层材质为非金属材质，较脆易损坏，由于天然气中含有污染和硫化物，以及管道中气体在大流速情况下流速较快，同时多数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波换能器，其特征在于，包括：金属壳体、换能器芯以及金属尾座；所述金属壳体的一端封闭，另一端具有开口，所述换能器芯经所述开口位于所述金属壳体内，且所述换能器芯的一端与所述金属壳体的封闭端的端面连接；所述金属壳体的开口端与所述金属尾座连接，沿所述金属壳体的轴向，所述金属壳体的开口端在所述金属尾座的轴向上的投影面积小于所述金属尾座的端面在其轴向上的投影面积。2.根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述金属尾座包括依次连接且同轴心的第一尾座部和第二尾座部，沿所述金属尾座的轴向，所述第一尾座部在其轴向上的投影面积小于所述第二尾座部在其轴向上的投影面积；所述第一尾座部穿设于所述金属壳体内，所述第二尾座部与所述金属壳体的端面连接，且沿所述金属壳体的轴向，所述金属壳体的开口端在其轴向上的投影面积小于所述第二尾座部在其轴向上的投影面积。3.根据权利要求2所述的超声波换能器，其特征在于，所述超声波换能器还包括密封件，所述密封件设置在所述第一尾座部的外侧壁和所述金属壳体的内壁之间，所述密封件被配置为填充所述金属壳体的内侧壁与所述第一尾座部的外侧壁之间的间隙。4.根据权利要求3所述的超声波换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红，丁渊明，陈倩，宋兴健，
申请(专利权)人：金卡智能集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：