專利名稱：新型超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，可在超聲波氣體測(cè)量裝置中使用。
背景技術(shù)：
使用超聲波技術(shù)測(cè)量氣體濃度，具有響應(yīng)速度快，成本低等優(yōu)點(diǎn)。在測(cè)量裝置中， 通常將超聲波發(fā)射頭和接收頭安裝在一個(gè)帶有進(jìn)出氣的結(jié)構(gòu)中。該結(jié)構(gòu)外部由外筒和氣嘴組成，內(nèi)部由超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭、吸音體、溫度傳感器等組成。外筒為中空?qǐng)A柱體，柱體兩頭分別有氣嘴，供被測(cè)氣體流進(jìn)流出。超聲波的發(fā)射波和接收波之間存在相位差，而相位差同氣體濃度之間成線性關(guān)系，因此，測(cè)量出相位差，就可以計(jì)算出氣體濃度。但是，超聲波波速不僅隨氣體濃度變化而變化，還會(huì)隨氣體溫度的變化而變化，波速的變化， 將帶來(lái)相位差的變化。此外，由于超聲波具有多普勒效應(yīng)，氣體流經(jīng)超聲波行進(jìn)的區(qū)域內(nèi)時(shí)，也會(huì)帶來(lái)相位差的變化。通常，在測(cè)試結(jié)構(gòu)的外筒內(nèi)部，放置一個(gè)中空?qǐng)A柱體形狀的吸音體，吸音體直徑和外筒內(nèi)徑一致。結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝有一個(gè)熱敏電阻，用來(lái)測(cè)量氣體溫度。超聲波發(fā)射頭和接收頭分別位于吸音體中空部位的兩端。由于只有一個(gè)熱敏電阻用來(lái)測(cè)溫， 而結(jié)構(gòu)內(nèi)部卻存在溫度梯度，特別是氣體溫度變化比較大時(shí)，測(cè)量出的溫度值，會(huì)嚴(yán)重超前或滯后于實(shí)際溫度值，帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。另外，氣體流經(jīng)吸音體中空部位時(shí)，流量越大， 多普勒效應(yīng)越明顯，由此帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。因此，實(shí)際應(yīng)用中，準(zhǔn)確測(cè)量氣體溫度和最大限度減小多普勒效應(yīng)，是準(zhǔn)確測(cè)量氣體濃度關(guān)鍵所在。
發(fā)明內(nèi)容為提高溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，并減小多普勒效應(yīng)，本實(shí)用新型提供一種超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提高了溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，能適應(yīng)各種溫度變化情況，并有效減小多普勒效應(yīng)，從而為準(zhǔn)確測(cè)量氣體濃度提供保障。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是測(cè)試結(jié)構(gòu)由一個(gè)外筒，兩個(gè)氣嘴，兩個(gè)導(dǎo)流電路板，兩個(gè)傳感電路板，一個(gè)吸音體，兩個(gè)熱敏電阻，兩個(gè)長(zhǎng)四腳金屬針，兩個(gè)短四腳金屬針，一個(gè)超聲波發(fā)射頭，一個(gè)超聲波接收頭組成。超聲波發(fā)射頭和接收頭分別焊接在傳感電路板上，傳感電路板通過四腳金屬針分別焊接在導(dǎo)流電路板上，熱敏電阻分別焊接在導(dǎo)流電路板上，氣嘴分別安裝在導(dǎo)流電路板上，導(dǎo)流電路板分別安裝在外筒內(nèi)部?jī)蓚?cè)，吸音體套在超聲波傳感頭上，不與外筒內(nèi)壁接觸，留有空隙，外筒兩側(cè)使用密封膠密封。外筒為中空?qǐng)A柱體結(jié)構(gòu)，采用工程塑料，其內(nèi)部為中段內(nèi)徑小，兩邊內(nèi)徑大的軸向通孔。兩側(cè)內(nèi)孔和中段內(nèi)孔的結(jié)合部為環(huán)狀平臺(tái)，為導(dǎo)流電路板提供固定支撐結(jié)構(gòu)。吸音體為帶通孔的圓柱體，采用中密度的發(fā)泡海綿制成，通孔內(nèi)徑同超聲波發(fā)射頭、接收頭的外徑一致，外徑小于外筒內(nèi)徑，長(zhǎng)度為兩個(gè)傳感電路板之間的距離。傳感電路板為圓形，直徑等于吸音體外徑，正面中心焊接超聲波發(fā)射頭或接收頭，超聲波發(fā)射頭和接收頭旁邊各焊接一個(gè)熱敏電阻，傳感電路板兩側(cè)平行分列四個(gè)焊孔。導(dǎo)流電路板為圓形，直徑大于傳感電路板，等于外筒兩側(cè)內(nèi)孔直徑。中心為通孔， 可將氣嘴插在其中。通過四組四腳金屬針，將傳感電路板和導(dǎo)流電路板兩兩焊接為一體，其中兩組長(zhǎng)四腳金屬針通過傳感電路板上的銅箔走線，分別將超聲波發(fā)射頭、接收頭、熱敏電阻電連接，其作用相同，位置對(duì)稱。另兩組短四腳金屬針只起固定作用。吸音體套在超聲波發(fā)射頭和接收頭上面，與外筒內(nèi)壁之間留有空隙。氣嘴垂直插在導(dǎo)流電路板上中心通孔中。導(dǎo)流電路板放置在外筒內(nèi)部?jī)蓚?cè)的環(huán)形平臺(tái)上，使用密封膠將外筒、導(dǎo)流電路板和氣嘴一并粘接密封。本實(shí)用新型的有益效果是，利用新型超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)各種溫度變化情況，并減小多普勒效應(yīng)，準(zhǔn)確測(cè)量氣體濃度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易裝配，體積小，重量輕，成本低。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是一個(gè)實(shí)施例的測(cè)試結(jié)構(gòu)外觀圖。圖3是一個(gè)實(shí)施例的單元結(jié)構(gòu)裝配外觀圖。圖4是一個(gè)實(shí)施例的測(cè)試結(jié)構(gòu)軸向裝配剖面圖。圖中，1.外筒，2.吸音體，3A.傳感電路板，3B.傳感電路板，4A.導(dǎo)流電路板， 4B.導(dǎo)流電路板，5A.氣嘴，5B.氣嘴，6A.四腳金屬針，6B.四腳金屬針，6C.四腳金屬針， 6D.四腳金屬針，7A.密封膠，7B.密封膠，8A.熱敏電阻，8B.熱敏電阻，9.超聲波發(fā)射頭， 10.超聲波接收頭。
具體實(shí)施方式
圖3中，超聲波發(fā)射頭(9)焊接在傳感電路板(3A)的中心處，超聲波接收頭(10) 焊接在傳感電路板(3B)的中心處，熱敏電阻(8A)、熱敏電阻(8B)分別焊接在傳感電路板 (3A)、傳感電路板(3B)上，保持和傳感電路板垂直，高度控制在超聲波發(fā)射頭(9)或超聲波接收頭(10)高度的2倍位置。四腳金屬針(6A)和四腳金屬針(6C)兩頭分別插入傳感電路板(3A)和導(dǎo)流電路板(4A)中，使傳感電路板(3A)和導(dǎo)流電路板(4A)緊貼四腳金屬針 (6A)和四腳金屬針(6C)的塑料基座上，并將四腳金屬針(6A)和四腳金屬針(6C)焊接在傳感電路板(3A)和導(dǎo)流電路板(4A)。四腳金屬針(6B)和四腳金屬針(6D)兩頭分別插入傳感電路板(3B)和導(dǎo)流電路板GB)中，使傳感電路板(3B)和導(dǎo)流電路板GB)緊貼四腳金屬針(6B)和四腳金屬針(6D)的塑料基座上，并將四腳金屬針(6B)和四腳金屬針(6D)焊接在傳感電路板(3B)和導(dǎo)流電路板GB)。在圖4中，將圖3中的1個(gè)單元結(jié)構(gòu)先裝入外筒⑴中，使導(dǎo)流電路板(4A)或?qū)Я麟娐钒錑B)搭接在外筒(1)的環(huán)形平臺(tái)上，將吸音體( 送入外筒(1)中，并使其通孔套在超聲波發(fā)射頭(9)或超聲波接收頭(10)上面，再將另一個(gè)圖3中的單元結(jié)構(gòu)放入外筒(1)的環(huán)形平臺(tái)上，并使超聲波發(fā)射頭(9)或超聲波接收頭(10)插入到吸音體O)的通孔中，分別將氣嘴(A)和氣嘴(B)垂直插入到導(dǎo)流電路板(4A)或?qū)Я麟娐钒錑B)的通孔中，。 最后，使用密封膠(7A)和密封膠(7B)分別灌入到外筒(1)兩側(cè)進(jìn)行密封。
權(quán)利要求1.一種新型超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是測(cè)試結(jié)構(gòu)由一個(gè)外筒，兩個(gè)氣嘴，兩個(gè)導(dǎo)流電路板，兩個(gè)傳感電路板，一個(gè)吸音體，兩個(gè)熱敏電阻，兩個(gè)長(zhǎng)四腳金屬針，兩個(gè)短四腳金屬針，一個(gè)超聲波發(fā)射頭，一個(gè)超聲波接收頭組成，其中，超聲波發(fā)射頭和接收頭分別焊接在傳感電路板上，傳感電路板通過四腳金屬針分別焊接在導(dǎo)流電路板上，熱敏電阻分別焊接在導(dǎo)流電路板上，氣嘴分別安裝在導(dǎo)流電路板上，導(dǎo)流電路板分別安裝在外筒內(nèi)部?jī)蓚?cè)，吸音體套在超聲波傳感頭上，不與外筒內(nèi)壁接觸，留有空隙，外筒兩側(cè)使用密封膠密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是外筒為中空?qǐng)A柱體結(jié)構(gòu)，采用工程塑料，其內(nèi)部為中段內(nèi)徑小，兩邊內(nèi)徑大的軸向通孔，兩側(cè)內(nèi)孔和中段內(nèi)孔的結(jié)合部為環(huán)狀平臺(tái)，為導(dǎo)流電路板提供固定支撐結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是吸音體為帶通孔的圓柱體，采用中密度的發(fā)泡海綿制成，通孔內(nèi)徑同超聲波發(fā)射頭、接收頭的外徑一致，外徑小于外筒內(nèi)徑，長(zhǎng)度為兩個(gè)傳感電路板之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是傳感電路板為圓形，直徑等于吸音體外徑，正面中心焊接超聲波發(fā)射頭或接收頭，超聲波發(fā)射頭和接收頭旁邊各焊接一個(gè)熱敏電阻，傳感電路板兩側(cè)平行分列四個(gè)焊孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是導(dǎo)流電路板為圓形，直徑大于傳感電路板，等于外筒兩側(cè)內(nèi)孔直徑，中心為通孔，可將氣嘴插在其中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是通過四組四腳金屬針， 將傳感電路板和導(dǎo)流電路板兩兩焊接為一體，其中兩組長(zhǎng)四腳金屬針通過傳感電路板上的銅箔走線，分別將超聲波發(fā)射頭、接收頭、熱敏電阻電連接，其作用相同，位置對(duì)稱，另兩組短四腳金屬針只起固定作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是吸音體套在超聲波發(fā)射頭和接收頭上面，與外筒內(nèi)壁之間留有空隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是氣嘴垂直插在導(dǎo)流電路板上中心通孔中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征是導(dǎo)流電路板放置在外筒內(nèi)部?jī)蓚?cè)的環(huán)形平臺(tái)上，使用密封膠將外筒、導(dǎo)流電路板和氣嘴一并粘接密封。
專利摘要一種能適應(yīng)各種溫度變化情況并有效減小多普勒效應(yīng)的超聲波氣體濃度測(cè)試結(jié)構(gòu)，由一個(gè)外筒，兩個(gè)氣嘴，兩個(gè)導(dǎo)流電路板，兩個(gè)傳感電路板，一個(gè)吸音體，兩個(gè)熱敏電阻，兩個(gè)長(zhǎng)四腳金屬針，兩個(gè)短四腳金屬針，一個(gè)超聲波發(fā)射頭，一個(gè)超聲波接收頭組成，其中，超聲波發(fā)射頭和接收頭分別焊接在傳感電路板上，傳感電路板通過四腳金屬針分別焊接在導(dǎo)流電路板上，熱敏電阻分別焊接在導(dǎo)流電路板上，氣嘴分別安裝在導(dǎo)流電路板上，導(dǎo)流電路板分別安裝在外筒內(nèi)部?jī)蓚?cè)，吸音體套在超聲波傳感頭上，不與外筒內(nèi)壁接觸，留有空隙，外筒兩側(cè)使用密封膠密封。該結(jié)構(gòu)提高了溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，能適應(yīng)各種溫度變化情況，并有效減小多普勒效應(yīng)，從而為準(zhǔn)確測(cè)量氣體濃度提供保障。
文檔編號(hào)G01N29/22GK202049135SQ20112011920
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者孫豫川, 李智浩 申請(qǐng)人:成都敏博科技有限公司