[发明专利]一种气体超声波流量传感器

说明书

本发明公开了一种气体超声波流量传感器，包括外壳、压电单元、匹配片、衬板和灌封胶；匹配片固定设置于外壳体底部内侧，压电单元与匹配片固定连接；衬板支撑设置在外壳内并将外壳内部分隔为密封区域和工作区域，匹配片和压电单元位于衬板下方并位于工作区域内；灌封胶灌注设置在密封区域内并位于衬板上面，灌封胶将衬板、压电单元和匹配片固封设置在外壳内；信号线从压电单元向上穿透衬板和灌封胶延伸出外壳；衬板与压电单元之间在外壳内部竖向方向上间隙配合并之间形成空气层；其结构强度大，密封性能好，能有效保证对压电元件的固封，解决各部件膨胀系数带来的剪切力；并且在提升灵敏度的同时不降低产品原有的分辨率。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种气体超声波流量传感器。

背景技术

超声波流量计是测量气体、液体等流体流量的装置，而超声波传感器是超声波流量计的关键件之一。超声波传感器工作时需由外部电源提供特定的振荡信号，传感器接收振荡信号转换为超声波，再由传感器发射到空气中；反之，传感器接收到空气中超声波信号，并转换为特定的电信号传输到系统。

现有技术中，现有的超声波传感器的作用是将机械能转换为电能，也就是说将脉冲形式存在的超声波信号转换成电脉冲信号，其包括外壳和信号线，以及依次由下至上设置于外壳内底部的匹配层、压电片、背衬和灌封胶。其中，信号线的一段连接压电片的上下电极，并且从压电片上依次穿透背衬和灌封胶延伸出来。其中，压电片与外壳的底部之间常采用经过厚度控制程序形成的胶水作为压电片和外壳之间的匹配层。信号的分辨率、灵敏度和稳定性对压电片处理有直接的影响；同时根据传感器的使用环境，还需要本身对压电片具有高强度的保护能力。而分辨率、灵敏度、耐压能力存在相互制约。而且，现有的超声波传感器多数采用胶黏结构，由于胶的老化快而且不能解决各部件膨胀系数带来的剪切力，所有冷热变化很快就会脱胶从而让传感器失灵。且现有的超声波传感器多仅与传感器的壳体形成平面接触，在长时间使用过程中，极易造成密封不严、受潮受湿等现象，从而导致压电元件灵敏度低，反应速度变慢，进而影响到超声波流量传感器的可靠性和使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种气体超声波流量传感器，其结构强度大，密封性能好，能有效保证对压电元件的固封，解决各部件膨胀系数带来的剪切力；并且在提升灵敏度的同时不降低产品原有的分辨率。

本发明的超声波流量传感器，包括：

外壳；

压电单元，设置在所述外壳体内并用于信号转换实现换能；

匹配片，固定设置于外壳体底部内侧，压电单元与所述匹配片固定连接；

衬板，支撑设置在所述外壳内并将外壳内部分隔为密封区域和工作区域，所述匹配片和所述压电单元位于衬板下方并位于所述工作区域内；

灌封胶，灌注设置在所述密封区域内并位于衬板上面，所述灌封胶将衬板、压电单元和匹配片固封设置在外壳内；

信号线，从压电单元向上穿透衬板和灌封胶延伸出外壳；

所述衬板与所述压电单元之间在外壳内部竖向方向上间隙配合并之间形成空气层。

进一步，外壳包括底座套和外接套，所述外接套下部内套于底座套并固定连接，所述外接套的下端面与所述衬板之间间隙配合形成用于灌封胶流入的端面空间，所述灌封胶包括位于端面空间内的端面密封部和与端面密封部一体成型并位于外接套内的主密封部。

进一步，底座套对应端面空间位置处设置有用于灌注灌封胶时其端面密封部外圆周嵌入配合的第一密封环槽。

进一步，第一密封环槽的径向截面为L形槽。

进一步，外接套内设置至少一条用于灌封胶的主密封部嵌入配合的第二密封环槽。