專利名稱：耐腐型超聲波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于分析儀表中的傳感器，具體涉及一種可以應(yīng)用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)濃度分析儀中的超聲波換能器。
背景技術(shù)：
在運(yùn)用超聲波測量強(qiáng)腐蝕介質(zhì)(如濃硝酸、濃硫酸)濃度的分析儀中，換能器的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)是換能器能否長期正常工作的關(guān)鍵所在。通常的超聲波換能器由于其應(yīng)用的領(lǐng)域不同，其產(chǎn)生的超聲波頻率和適用的被測介質(zhì)都不能滿足強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型通過對換能器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和所用材料的選擇，設(shè)計(jì)出一種實(shí)用方便，適合多種工況的耐腐蝕型超聲波換能器。
本實(shí)用新型主要包括密封設(shè)置于換能器外殼內(nèi)筒一端的換能元件及發(fā)射面，與換能器外殼連接的測量筒，設(shè)置于測量筒另一端的帶有反射面的反射器。
本實(shí)用新型可以采用具有壓電效應(yīng)的壓電陶瓷圓片作為換能元件，將電脈沖轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生(超聲波)，反之也可將作用在壓電陶瓷圓片上的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號，超聲波在收發(fā)面和反射面來回傳播。所用的壓電陶瓷為鋯鈦酸鉆晶片厚度為1.5mm，直徑20mm。
本換能器采用收發(fā)合用的換能元件(壓電陶瓷晶片)，即超聲波的發(fā)射和接收由同一換能元件(壓電陶瓷晶片)實(shí)現(xiàn)，從而簡化了換能器的結(jié)構(gòu)。整個(gè)換能器由多個(gè)部件組合而成，通過螺紋及密封墊相互配合組成一個(gè)整體。換能器的各個(gè)部件為獨(dú)立加工件，并可以方便地拆卸。從而使得各個(gè)部件的加工工序簡單易行。這樣在修理和調(diào)試的過程中可方便地更換個(gè)別部件，而無需整體更換。換能器與工藝過程的連接采用法蘭安裝方式，以便適合于各種工藝過程。
本實(shí)用新型換能器的外殼采用聚四氟乙烯，可以適合于大多數(shù)的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)；收發(fā)面采用平面玻璃，可以保證收發(fā)的平整和耐腐性能；密封面采用平面膨脹性聚四氟乙烯；連接法蘭的材質(zhì)可依據(jù)被測介質(zhì)的不同而定，例如，對于濃硝酸可采用高純鋁，對于濃硫酸則可采用316L。


附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意簡圖，圖中，1-測量筒；2-換能器外殼；3-連接法蘭；4-發(fā)射面密封墊；5-發(fā)射面；6-壓電晶體；7-密封壓環(huán)；8-晶體壓緊螺栓；9-連接法蘭壓緊螺母；10-密封壓蓋；11-換能器密封墊；12-反射器外殼；13-反射器壓緊螺母；14-反射面。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1和實(shí)施例對本實(shí)用新型加以詳細(xì)描述。
發(fā)射面5與反射面14之間利用測量筒1實(shí)現(xiàn)二者的相對固定，以保證二者之間距離恒定，同時(shí)測量筒1也為超聲波的傳播提供了一個(gè)通道。側(cè)面均布的小孔可以使被測介質(zhì)不斷被置換；發(fā)射面5與換能器之間的密封墊4采用膨脹型聚四氟乙烯，利用密封壓蓋10和密封壓環(huán)7的壓緊作用實(shí)現(xiàn)發(fā)射面5與換能器之間密封；壓電晶體6與發(fā)射面5之間的耦合采用高溫硅脂作耦合劑，并通過晶體壓緊螺栓8使壓電晶體6與發(fā)射面5緊密配合，耦合層中不得有氣泡存在；換能器與連接法蘭3之間的密封是采用換能器外殼2上M40×2粗牙螺紋與連接法蘭壓緊螺母9的配合達(dá)到密封目的，密封墊11為膨脹型聚四氟乙烯；反射面14安裝在反射器外殼12中，利用反射面壓緊螺母13加以固定，不需另加密封墊。
本實(shí)用新型的換能器需要和特定的電路配合使用。電路應(yīng)首先在換能元件(壓電陶瓷晶片)的二根引線上施加一尖脈沖(發(fā)射脈沖)，觸發(fā)換能元件(壓電陶瓷晶片)，使之產(chǎn)生超聲振動(dòng)(超聲波的發(fā)射)。該超聲波經(jīng)過測量筒中的被測介質(zhì)達(dá)到反射面后又被反射回發(fā)射面，并通過發(fā)射面作用在換能元件(壓電陶瓷晶片)上產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖(接收脈沖)，再由電子電路測出發(fā)射脈沖與接收脈沖之間的時(shí)間差，即超聲波在被測介質(zhì)中傳播的時(shí)間，并由此求出超聲波在被測介質(zhì)中傳播的速度。
將該方法應(yīng)用在硝酸濃度的測量中，就是依據(jù)超聲波在硝酸介質(zhì)在中的傳播速度與濃度的關(guān)系，求出硝酸濃度。
權(quán)利要求1.一種耐腐蝕型超聲波換能器，其特征在于它主要包括密封設(shè)置于換能器外殼內(nèi)筒一端的換能元件及發(fā)射面，與換能器外殼連接的測量筒，設(shè)置于測量筒另一端的帶有反射面的反射器。
2.一種如權(quán)利要求1所述的耐腐蝕型超聲波換能器，其特征在于換能元件是壓電陶瓷。
3.一種如權(quán)利要求2所述的耐腐蝕型超聲波換能器，其特征在于壓電陶瓷是厚度為1.5mm，直徑20mm的鋯鈦酸鉆晶片。
專利摘要本實(shí)用新型具體涉及一種可以應(yīng)用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)濃度分析儀中的超聲波換能器。它主要包括密封設(shè)置于換能器外殼內(nèi)筒一端的換能元件及發(fā)射面，與換能器外殼連接的測量筒，設(shè)置于測量筒另一端的帶有反射面的反射器。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料的選擇，達(dá)到實(shí)用方便，適合多種工況的耐腐蝕型超聲波換能器。
文檔編號B06B1/06GK2670012SQ20032012329
公開日2005年1月12日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者萬寧, 寧 萬 申請人:南化集團(tuán)研究院