發(fā)射角度可調(diào)超聲波流量計(jì)探頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種發(fā)射角度可調(diào)超聲波流量計(jì)探頭，該型探頭包括壓電晶片、第一聲楔與第二聲楔、燕尾槽、硅膠、電纜、外殼組成。它利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。第一聲楔與第二聲楔，由一個(gè)圓弧面上的若干燕尾槽連接，改變燕尾槽結(jié)構(gòu)咬合方式以調(diào)整超聲波發(fā)射角，使超聲波以合適的角度射入到流體中，改變其在被測(cè)流體內(nèi)的傳播路徑，進(jìn)而改變兩個(gè)探頭之間的安裝距離。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，使得便攜式超聲波流量計(jì)探頭可以在在更緊湊更狹小的空間與更短的管道上使用。
【專利說明】發(fā)射角度可調(diào)超聲波流量計(jì)探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于流體測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型便攜式發(fā)射角度可調(diào)超聲 波流量計(jì)探頭裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波流量計(jì)是通過檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束（或超聲脈沖）的作用以測(cè)量流量 的。傳統(tǒng)的超聲波探頭的壓電晶片與管道接觸面所呈的角度是固定的，即聲束與液體流動(dòng) 方向的夾角Θ為一個(gè)定值，這樣的話聲束在流體內(nèi)的傳播軌跡就是固定的，兩個(gè)探頭需要 布置在相應(yīng)的位置上以保證正常發(fā)射與接收，它們之間的安裝距離要達(dá)到測(cè)量要求。
[0003] 當(dāng)傳統(tǒng)的超聲波探頭測(cè)量時(shí)，可能遇到管道適宜安裝探頭的部分較短或空間較 小，無法保證兩個(gè)探頭正常工作時(shí)的安裝距離。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便的發(fā)射角度可 調(diào)超聲波流量計(jì)探頭，其靈活改變聲束在流體內(nèi)的傳播軌跡和兩個(gè)探頭正常工作時(shí)的安裝 距離，以適應(yīng)復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種發(fā)射角度可調(diào)超聲 波流量計(jì)探頭，其關(guān)鍵技術(shù)在于：其包括外殼，所述外殼內(nèi)填充有硅膠，所述外殼內(nèi)設(shè)有發(fā) 射電路模塊以及與其相接的壓電晶片，所述外殼的一側(cè)設(shè)有相互咬合的第一聲楔塊和第 二聲楔塊，所述第一聲楔塊與壓電晶片接觸；所述發(fā)射電路模塊與定位于外殼上的電纜連 接；
[0006] 所述咬合結(jié)構(gòu)具體為：第一聲楔塊上設(shè)有多個(gè)規(guī)格相同的燕尾槽，與之相對(duì)的第 二聲楔塊上設(shè)有與燕尾槽相配合的多個(gè)規(guī)格相同的凸起；第一、第二聲楔塊之間借助燕尾 槽、凸起相互咬合。
[0007] 所述發(fā)射電路模塊的型號(hào)為ADI公司生產(chǎn)的AD9223型。
[0008] 本超聲波流量計(jì)采用時(shí)差式測(cè)量原理：一個(gè)探頭發(fā)射信號(hào)穿過管壁、介質(zhì)、另一側(cè) 管壁后，被另一個(gè)探頭接收到，同時(shí)，第二個(gè)探頭同樣發(fā)射信號(hào)被第一個(gè)探頭接收到，由于 受到介質(zhì)流速的影響，二者存在時(shí)間差A(yù)t，根據(jù)推算可以得出流速V和時(shí)間差A(yù)t、聲束與 液體流動(dòng)方向的夾角Θ、聲束在液體的直線傳播次數(shù)M、管道內(nèi)徑D等參數(shù)之間的換算關(guān) 系，進(jìn)而可以得到流量值Q。
[0009] 聲楔分為兩部分：第一聲楔與第二聲楔，在制作探頭的聲楔部分時(shí)，將圓弧連接面 分別制成多個(gè)相同的規(guī)格的燕尾狀的"凸起"和"凹槽"，將兩塊聲楔之間通過一個(gè)圓弧面上 若干燕尾槽咬合連接，進(jìn)而可通過改變燕尾槽結(jié)構(gòu)咬合方式以調(diào)整超聲波發(fā)射角，實(shí)現(xiàn)壓 電晶片與物體接觸面之間夾角的變化，從而靈活的改變超聲波信號(hào)的發(fā)射角，通過改變超 聲波信號(hào)的發(fā)射角，改變其在被測(cè)流體內(nèi)的傳播路徑，進(jìn)而改變兩個(gè)探頭之間的安裝距離， 這樣可在較小的空間與較短的管段上安裝探頭。
[0010] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：
[0011] 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，使得便攜式超聲波流量計(jì)探頭可以在在更緊湊 更狹小的空間與更短的管道上使用。本新型設(shè)置的兩個(gè)聲楔塊可通過改變咬合方式，進(jìn)而 改變發(fā)射角度，靈活改變聲束在流體內(nèi)的傳播軌跡和兩個(gè)探頭正常工作時(shí)的安裝距離，更 好的適應(yīng)就復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是本實(shí)用新型使用示意圖；
[0014] 其中，1第一聲楔，2、接觸面，3、燕尾槽，4、硅膠，5、外殼，6、電纜，7、發(fā)射電路模塊， 8、壓電晶片，9、第二聲楔，10、調(diào)整后聲束與液體流動(dòng)方向的夾角，11、調(diào)整前聲束與液體流 動(dòng)方向的夾角，12、調(diào)整后探頭之間距離，13、調(diào)整前探頭之間距離，14、調(diào)整前聲束在流體 中傳播軌跡，15、調(diào)整后聲束在流體中傳播軌跡，16、凸起。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016] 參見附圖1和附圖2,本實(shí)施例包括外殼5,所述外殼5內(nèi)填充有娃膠4,所述外殼 5內(nèi)設(shè)有發(fā)射電路模塊7以及與其相接的壓電晶片8,所述外殼5的一側(cè)設(shè)有相互咬合的第 一聲楔塊1和第二聲楔塊9,所述第一聲楔塊1與壓電晶片8接觸；所述發(fā)射電路模塊7與 定位于外殼5上的電纜6連接；所述咬合結(jié)構(gòu)具體為：第一聲楔塊1上設(shè)有多個(gè)規(guī)格相同的 燕尾槽3,與之相對(duì)的第二聲楔塊9上設(shè)有與燕尾槽3相配合的多個(gè)規(guī)格相同的凸起16 ;第 一、第二聲楔塊之間借助燕尾槽3、凸起16相互咬合。第一聲楔1通過一個(gè)圓弧面上若干燕 尾槽3咬合連接第二聲楔9。所述發(fā)射電路模塊7的型號(hào)為ADI公司生產(chǎn)的AD9223型，也 可采用其他型號(hào)的發(fā)射電路模塊，滿足使用要求即可。圖1中的虛線(第一聲楔塊部分）代 表第一聲楔塊1轉(zhuǎn)過一定角度后另一位置的不意圖，即改變了第一聲楔塊1、第二聲楔塊9 之間的咬合方式，進(jìn)而改變了發(fā)射角。
[0017] 本實(shí)用新型利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適合的發(fā)射電路7把電纜6提供的電 能加到壓電晶片8上，使其產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，超聲波通過接觸面2以某一角度射入流體中傳 播。外殼5中所包裹的為硅膠4,其目的在于吸收壓電晶片背面輻射的超聲波并將其轉(zhuǎn)換為 熱能，減小背面輻射產(chǎn)生的干擾。
[0018] 將探頭用"V"型方式安裝測(cè)量管道中的流體流量時(shí)，由圖2可見，當(dāng)探頭壓電晶片 與物體接觸面的夾角11，即聲束與液體流動(dòng)方向的夾角為Θ i時(shí)，聲束在流體中的傳播軌跡 為14,兩個(gè)探頭之間距離為13。當(dāng)調(diào)整第一聲楔1與第二聲楔9的咬合連接方式，使得探 頭壓電晶片與物體接觸面的夾角，即聲束與液體流動(dòng)方向的夾角變?yōu)?0時(shí)，聲束在流體中 的傳播軌跡為15,兩個(gè)探頭之間距離減小為12。這使得便攜式超聲波流量計(jì)探頭可以在在 更緊湊更狹小的空間與更短的管道上使用。
[0019] 在制作探頭的聲楔部分時(shí)，將圓弧連接面分別制成多個(gè)相同的規(guī)格的燕尾狀的 "凸起"和"凹槽"，將兩塊聲楔之間通過燕尾槽咬合連接。通過改變第一聲楔與第二聲楔 之間的一系列相同規(guī)格的燕尾槽結(jié)構(gòu)咬合方式，實(shí)現(xiàn)壓電晶片與物體接觸面之間夾角的變 化，從而靈活的改變超聲波信號(hào)的發(fā)射角。通過改變超聲波信號(hào)的發(fā)射角，改變其在被測(cè)流 體內(nèi)的傳播路徑，進(jìn)而改變兩個(gè)探頭之間的安裝距離，這樣可在較小的空間與較短的管段 上安裝探頭。
[0020] 對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新 型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)射角度可調(diào)超聲波流量計(jì)探頭，其特征在于：其包括外殼（5)，所述外殼（5) 內(nèi)填充有硅膠（4)，所述外殼（5)內(nèi)設(shè)有發(fā)射電路模塊（7)以及與其相接的壓電晶片（8)，所 述外殼（5)的一側(cè)設(shè)有相互咬合的第一聲楔塊（1)和第二聲楔塊（9)，所述第一聲楔塊（1) 與壓電晶片（8)接觸；所述發(fā)射電路模塊（7)與定位于外殼（5)上的電纜（6)連接； 所述咬合結(jié)構(gòu)具體為：第一聲楔塊（1)上設(shè)有多個(gè)規(guī)格相同的燕尾槽（3)，與之相對(duì)的 第二聲楔塊（9)上設(shè)有與燕尾槽（3)相配合的多個(gè)規(guī)格相同的凸起（16);第一、第二聲楔塊 之間借助燕尾槽（3)、凸起（16)相互咬合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射角度可調(diào)超聲波流量計(jì)探頭，其特征在于：所述發(fā)射電 路模塊（7)的型號(hào)為ADI公司生產(chǎn)的AD9223型。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK203848888SQ201420230938
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】杜威, 劉志強(qiáng), 樊孝華 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所