一种应用于一体化超声水表的换能器设计制造技术

本发明专利技术涉及超声水表技术领域，公开了一种应用于一体化超声水表的换能器设计

【技术实现步骤摘要】
一种应用于一体化超声水表的换能器设计、安装方法


[0001]本专利技术涉及超声水表
，尤其涉及一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法
。

技术介绍

[0002]超声水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速，从而进一步计算出水的流量的一种新式水表
。
其中，超声水表信号收发的核心器件是超声波换能器，超声波换能器可以将一定频率的电信号转换成声信号，也可以将声信号转换成电信号
。
超声波换能器的可靠性及寿命直接决定了超声水表的可靠性及寿命
。
[0003]目前的一体化超声水表表体通常采用高硬度
、
高模量的高分子材料
+
玻璃纤维的复合材料等制造，以保证水表表体的结构强度
。
一体化超声水表的换能器是将压电陶瓷直接粘接在设计好的表体上的位置，相应的压电陶瓷下方表体管段的部分就起到换能器匹配层作用
。
但是匹配层较高的模量会导致匹配层和压电陶瓷之间产生比较大的应力，导致压电陶瓷面临开胶
、
退极化等问题，进一步导致换能器可靠性下降
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法，改善了一体化超声水表换能器的可靠性问题
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现
。
[0006]一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法，包括以下步骤
。
[0007]S1
：设计及注塑水表表体时，按照压电陶瓷尺寸，预留压电陶瓷限位槽，压电陶瓷限位槽内部有用于控制胶层厚度的限位台
。
[0008]S2
：在压电陶瓷限位槽内涂覆适量的胶水
。
[0009]将压电陶瓷安装在限位槽上，并给压电陶瓷施加适当的压力，使得胶水溢胶
。
[0010]S3
：待胶水固化后，焊接压电陶瓷正负极信号线，形成完整的换能器，然后在换能器表面喷涂三防漆
。
[0011]优选地，所述压电陶瓷限位槽，其直径比压电陶瓷直径大
0.3~1mm。
[0012]优选地，所述胶水为低模量胶水，胶水种类包括但不限于硅胶
、
环氧树脂胶
、
聚氨酯胶
。
[0013]优选地，所述步骤
S2
中施加给压电陶瓷的压力为
1~5N
，确保压电陶瓷与限位台接触良好
。
[0014]优选地，所述步骤
S2
中的溢胶应填满压电陶瓷和压电陶瓷限位槽之间的缝隙；溢胶高度高于压电陶瓷厚度的一半，但低于压电陶瓷上表面
。
[0015]优选地，所述限位台，其高度为
100~300um
，数量小于等于6个，且每个限位台的面积应小于等于
2mm2。
[0016]优选地，所述三防漆的喷涂范围应覆盖整个压电陶瓷及周围的溢胶
。
[0017]本专利技术的有益技术效果：通过匹配层结构
、
胶水结构及参数等设计，提高了一体化超声水表换能器的可靠性，同时降低了一体式超声水表换能器对压电陶瓷自身可靠性的要求，从而保证了一体化超声水表的长使用寿命
。
附图说明
[0018]图1为本专利技术高可靠性换能器安装后的整体主视剖视图
。
[0019]图2为本专利技术高可靠性换能器安装后的整体俯视图
。
[0020]图3为本专利技术高可靠性换能器俯视图
。
[0021]图4为本专利技术高可靠性换能器主视图
。
[0022]附图标号：1为上游换能器，2为下游换能器，1‑1为压电陶瓷，1‑2为限位台，1‑3为胶水，1‑4为匹配层，1‑5为压电陶瓷限位槽，1‑6为焊点，1‑7为导线
。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术
。
[0024]实施例1：一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法，制造
、
安装后的结构如图
1~
图4所示，包括压电陶瓷1‑
1、
限位台1‑
2、
胶水1‑
3、
匹配层1‑
4、
压电陶瓷限位槽1‑
5、
焊点1‑
6、
导线1‑
7。
[0025]以超声水表的
1MHz
换能器为例，压电陶瓷1‑1为圆形，厚度2±
0.02mm
，直径
10
±
0.1mm。
换能器和水表表体采用一体化方案，不再使用独立换能器，以提高水表表体的强度，降低超声水表的整体成本
。
[0026]1号上游换能器的设计
、
安装方法包括以下步骤
。
[0027]S1
：设计及注塑水表表体时，按照压电陶瓷1‑1尺寸，预留压电陶瓷限位槽1‑5，压电陶瓷限位槽1‑5内部有用于控制胶层厚度的限位台1‑
2。
[0028]S2
：在压电陶瓷限位槽1‑5内涂覆适量的胶水1‑
3。
[0029]将压电陶瓷1‑1安装在限位槽上，并给压电陶瓷1‑1施加适当的压力，使得胶水1‑3溢胶
。
[0030]S3
：待胶水1‑3固化后，焊接压电陶瓷1‑1正负极信号线，形成完整的换能器，然后在换能器表面喷涂三防漆
。
[0031]压电陶瓷限位槽1‑5为圆形，深度
h=1mm
，直径
d=10.3mm。
压电陶瓷1‑1安装时，压电陶瓷1‑1和压电陶瓷限位槽1‑5应同中心轴放置，使得压电陶瓷1‑1和压电陶瓷限位槽1‑5之间有一定的缝隙，避免压电陶瓷1‑1和压电陶瓷限位槽1‑5侧壁直接接触，从而避免压电陶瓷限位槽1‑5对压电陶瓷1‑1挤压而产生的水平方向的应力，降低压电陶瓷1‑1的开胶和退极化风险
。
[0032]用于粘接压电陶瓷1‑1和匹配层1‑4的胶水1‑3材料为硅胶，关键参数弹性模量为4±
1MPa。
压电陶瓷1‑1和有机高分子材料的匹配层1‑4的热膨胀系数相差
5~20
倍，当温度发生变化时，热膨胀系数的不同导致压电陶瓷1‑1和匹配层1‑4的形变量不同，从而导致压电
陶瓷1‑1和匹配层1‑4之间产生应力；当水表表体受到外力冲击时，压电陶瓷1‑1和匹配层1‑4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：设计及注塑水表表体时，按照压电陶瓷尺寸，预留压电陶瓷限位槽，压电陶瓷限位槽内部有用于控制胶层厚度的限位台；
S2
：在压电陶瓷限位槽内涂覆适量的胶水；将压电陶瓷安装在限位槽上，并给压电陶瓷施加适当的压力，使得胶水溢胶；
S3
：待胶水固化后，焊接压电陶瓷正负极信号线，形成完整的换能器，然后在换能器表面喷涂三防漆
。2.
根据权利要求1所述的一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法，其特征在于，所述压电陶瓷限位槽，其直径比压电陶瓷直径大
0.3~1mm。3.
根据权利要求1所述的一种应用于一体化超声水表的换能器设计
、
安装方法，其特征在于，所述胶水为低模量胶水，胶水种类包括但不限于硅胶
、
环氧树脂胶
、
聚氨酯胶
。4.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小龙，沈华刚，王建华，范建华，陈维广，赵磊，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司青岛鼎信通讯电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：