超聲波流量計探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及超聲波傳感器，具體為超聲波流量計探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波流量計探頭(簡稱探頭)是目前國際通用的超聲波流量計的核心元件，公知技術(shù)中，所使用的超聲波流量計探頭一般由金屬外殼、壓電陶瓷晶片、基座、連接導(dǎo)線(引線)、焊片組成，壓電陶瓷晶片(簡稱晶片)直接粘貼在金屬外殼內(nèi)，金屬外殼后端安裝基座，焊片也裝在基座上，連接導(dǎo)線將壓電陶瓷晶片和焊片進行電連接，焊片用于連接外接電路。上述結(jié)構(gòu)的探頭，由于超聲波流量計往往用于熱流體的流量測量，而使得超聲波流量計探頭工作環(huán)境的溫度和壓強比較高，甚至溫度和壓強變化幅度大，而導(dǎo)致探頭的結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，使得晶片與金屬外殼分離、松動，甚至從上面脫落，影響探頭的性能，產(chǎn)生較大的測量誤差，降低了流量計的測量精度和穩(wěn)定性。
[0003]另外，由于上述結(jié)構(gòu)的探頭，壓電陶瓷晶片與金屬外殼沒有絕緣，造成線路的抗干擾能力差，容易造成線路不能正常工作，導(dǎo)致探頭的性能穩(wěn)定性差，使用壽命短，降低了流量計整體的穩(wěn)定性和可靠性，使得計量儀器生產(chǎn)企業(yè)使用上述探頭生產(chǎn)的流量計時很難達到國家規(guī)定的精度要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于以上缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服超聲波流量計探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計上的缺陷，提供一種性能穩(wěn)定可靠的超聲波流量計探頭。
[0005]本實用新型的基本思路是，通過至少一具有彈性的結(jié)構(gòu)，將壓電陶瓷晶片頂壓在金屬外殼保護層的內(nèi)端面上，使得在不同的溫度、壓力環(huán)境以及溫度、壓力大范圍變化時，所述壓電陶瓷晶片始終與金屬外殼保護層密切貼合，以確保性能的穩(wěn)定。在本申請中所述的彈性部件、彈性引線均屬于具有彈性的結(jié)構(gòu)。
[0006]具體地，本實用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]超聲波流量計探頭，包括塑料外殼及晶片組件，所述晶片組件包括壓電陶瓷晶片、金屬外殼保護層、粘接層，壓電陶瓷晶片頂面通過粘接層粘貼在金屬外殼保護層內(nèi)端面上，壓電陶瓷晶片連接有用于與外電路連接的引線;將所述晶片組件安裝在塑料外殼上前端，所述塑料外殼與金屬外殼保護層構(gòu)成一封閉的晶片安裝腔；以及，在所述晶片安裝腔中進一步包括彈性部件，所述彈性部件頂壓在壓電陶瓷晶片底面，使壓電陶瓷晶片與金屬外殼保護層密切貼合。
[0008]優(yōu)選地，所述金屬外殼保護層與壓電陶瓷晶片之間還包括一絕緣屏蔽層，所述壓電陶瓷晶片頂面通過粘接層粘接在絕緣屏蔽層底面，所述絕緣屏蔽層頂面通過另一粘接層粘接在金屬外殼保護層內(nèi)端面上。
[0009]優(yōu)選地，所述彈性部件為螺旋壓縮彈簧、設(shè)置在塑料外殼之晶片安裝腔的橫向彈性支撐、縱向彈性支撐中的至少一種。
[0010]超聲波流量計探頭，包括塑料外殼及晶片組件，塑料外殼上設(shè)置有彈性引線，所述晶片組件包括壓電陶瓷晶片、金屬外殼保護層、粘接層，壓電陶瓷晶片頂面通過粘接層粘貼在金屬外殼保護層內(nèi)端面上，將晶片組件安裝在塑料外殼上前端，所述彈性引線頂壓在壓電陶瓷晶片底面的電極上，使之與金屬外殼保護層密切貼合，并實現(xiàn)與所述彈性引線的電連接。
[0011]優(yōu)選地，所述金屬外殼保護層與壓電陶瓷晶片之間還包括一絕緣屏蔽層，所述壓電陶瓷晶片頂面通過粘接層粘接在絕緣屏蔽層底面，所述絕緣屏蔽層頂面通過另一粘接層粘接在金屬外殼保護層內(nèi)端面上。
[0012]優(yōu)選地，所述塑料外殼與金屬外殼保護層之間構(gòu)成一封閉的晶片安裝腔，所述壓電陶瓷晶片處于所述晶片安裝腔中；所述彈性引線的觸點位于所述晶片安裝腔，并分別頂壓在所述壓電陶瓷晶片底面的電極上。
[0013]優(yōu)選地，所述金屬外殼保護層為下部開口并且邊沿外翻的圓筒形，內(nèi)部形成一空腔，外翻部分形成與側(cè)壁垂直的抵托，圓筒頂部封閉并平整，頂部的內(nèi)端面用于安裝壓電陶瓷晶片。
[0014]優(yōu)選地，所述塑料外殼前端凹陷，構(gòu)成晶片安裝腔，所述晶片安裝腔側(cè)壁為支撐壁，所述支撐壁外徑與金屬外殼保護層側(cè)壁所圍內(nèi)徑相匹配，使得所述支撐壁能安裝到所述外殼保護層側(cè)壁圍成的空間中，并且使得支撐壁外側(cè)與外殼保護層側(cè)壁內(nèi)側(cè)配合緊密；所述支撐壁所圍成的內(nèi)部空間構(gòu)成晶片安裝腔，其深度大于內(nèi)部所需安裝部件厚度之和，所述晶片組件與塑料外殼組裝后，所述壓電陶瓷晶片處于所述晶片安裝腔中；所述支撐壁后端外側(cè)設(shè)置有突出支撐壁外側(cè)的臺肩，所述臺肩的寬度與金屬外殼保護層上的抵托寬度相匹配，所述支撐壁前端面外側(cè)與臺肩頂面的高度與金屬外殼保護層中空腔的深度相匹配;支撐壁后端為封閉的塑料外殼安裝部，所述彈性引線固定在塑料外殼中，與所述塑料外殼4構(gòu)成一個整體。
[0015]優(yōu)選地，所述彈性引線包括實現(xiàn)對所述壓電陶瓷晶片施加彈性頂壓的第一彈性部，所述第一彈性部位于所述晶片安裝腔中；以及，第二彈性部，所述第二彈性部位于塑料外殼后端的外部。
[0016]優(yōu)選地，所述金屬外殼保護層為不銹鋼外殼保護層;所述粘接層為丙烯酸類樹脂材料，絕緣屏蔽層采用PET材料;所述單個粘接層厚度為0.005-0.03mm，所述絕緣屏蔽層2厚度在 0.01-0.04mm η
[0017]本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，有效解決了產(chǎn)品在高溫高壓下由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而引起的小流量和中流量下精度達不到國標(biāo)的問題。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，有效解決了結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理造成外部干擾信號對探頭的影響，并且，由于采用了彈性部件，使得晶片能與金屬外殼保護層密切貼合，進一步地，使用耐高溫的環(huán)氧樹脂層粘接，使得其能滿足高低溫工作環(huán)境，以及溫度的大范圍變化，并使晶片更好地粘接在金屬外殼保護層上，晶片與金屬外殼保護層之間，使用了絕緣屏蔽層，確保了線路的穩(wěn)定性和屏蔽效果的提升，使探頭工作穩(wěn)定。進一步地，采用彈性引線來同時實現(xiàn)引線和彈性部件，簡化了結(jié)構(gòu)。本實用新型性能穩(wěn)定，在高溫下仍然能夠穩(wěn)定工作，方便應(yīng)用于熱流量計。本實用新型還具有，抗干擾能力強;使用食品級塑料外殼和不銹鋼的金屬外殼保護層，不污染水體，使熱水能循環(huán)使用，使用壽命長。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地描述本實用新型所涉及的相關(guān)技術(shù)方案，下面將其涉及的附圖予以簡單說明，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)；
[0020]圖2壓電陶瓷晶片組件的結(jié)構(gòu)示意圖(省略剖面線的剖視圖)；
[0021]圖3壓電陶瓷晶片結(jié)構(gòu)示意圖(省略剖面線的剖視圖)；
[0022]圖4壓電陶瓷晶片底面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5塑料外殼一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖6塑料外殼一實施例的剖視圖(第一彈性引線側(cè)，所述第一彈性引線用于與邊沿電極建立電連接)；
[0025]圖7塑料外殼一實施例的剖視圖(第二彈性引線側(cè)，所述第一彈性引線用于與位于晶片中部的第二電極建立電連接)；
[0026]圖8塑料外殼另一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖
[0027]圖9應(yīng)用圖8所述實施例實現(xiàn)的探頭結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖10塑料外殼再一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖11本實用新型一實施例的裝配分解示意圖；
[0030]圖12本實用新型一實施例的整體外觀示意圖。
[0031]附圖標(biāo)記說明:
[0032]金屬外殼保護層I，抵托11;絕緣屏蔽層2;壓電陶瓷晶片3，壓電陶瓷片31，第一電極32，邊沿電極33，第二電極34，隔離帶35;塑料外殼4，晶片安裝腔41，支撐壁42，臺肩43;彈性引線5，觸點51，第一彈性部52，第二彈性部53，引腳54，橫向彈性支撐5a，縱向彈性支撐5b ο
【具體實施方式】
[0033]為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實用新型的進一步理解，并清楚地認識本申請所記