[发明专利]带有压电陶瓷的超声换能器和用于制造这种超声换能器的方法

说明书

本发明涉及一种带有压电陶瓷的超声换能器和一种用于制造这种超声换能器的方法。为了提供一种超声换能器，其有出色的介质耐抗性并且通过减少零件数量有更为简单的结构，因而能以全自动化的生产方式制造该超声换能器。为此，本发明公开了一种根据权利要求1所述的特别是用于测量流体量的超声换能器，该超声换能器包括壳体，在该壳体内布置着接触元件和压电陶瓷，其中，压电陶瓷包括极性不同的两个电极，电极安装在压电陶瓷的不同的侧面上，其中，用于电接触两个电极的接触面布置在压电陶瓷的同一侧面上，并且接触元件具有至少两个极性不同的接触区段，接触区段与相应极性的两个电极的接触面处于导电的接触。

技术领域

本发明涉及一种带有压电陶瓷的超声换能器和一种用于制造这种超声换能器的方法。

背景技术

现在使用在多种水量计或热量计中的并且越来越多地替代传统的机械的流量计的超声换能器，通常基于有源压电陶瓷部件与透声的耦合层、例如不锈钢膜的简单的结合。

针对压电部件的电接触存在不同的技术方案。一种可能性在于使用弹簧触点，它们鉴于使用寿命当然可能意味着在触点腐蚀方面的风险。触点和接触部位在运行时承受动态的应力，这长此以往会导致过渡电阻改变。这种触点的设计和制造要求极高。持续不变的质量(接触压力)对换能器的功能而言是强制性必需的，以便确保在长使用寿命下的维护较少的运行。在许多超声换能器中，也借助金属线的钎焊实现接触。在压电陶瓷上的钎焊部位是对换能器的振动动力有影响的附加质量。手动的钎焊过程尤其承受客观的影响并且导致了高昂的生产成本。

DE 101 58 015 A1公开了特别是用于使用在针对液态或气态介质的流量测量仪中的这种超声换能器。

流量测量装置由EP 2 267 416 A1公知。

DE 198 20 208 A1公开了一种压电式振动器，在该压电式振动器中，压电元件通过双极的电源线完成接触。如上文中所说明的那样，用于电连接压电陶瓷的电极和电源线的钎焊部位的在此所需的构造方案对超声换能器的振动动力产生不利的影响。钎焊部位在此可以针对电源线的每个极单独构造，这导致了高昂的生产成本。

超声换能器在智能计量应用中的市场承受着极大的价格压力。

发明内容

以上述现有技术为出发点，本发明的任务是，提供一种超声换能器，其有出色的介质耐抗性、改进的振动动力并且通过减少零件数量有更为简单的结构，因而能以全自动化的生产方式制造该超声换能器。

为了解决该任务，本发明公开了一种根据权利要求1所述的特别是用于测量流体量的超声换能器。按本发明的超声换能器包括壳体，在壳体中布置着接触元件和压电陶瓷，其中，压电陶瓷包括两个极性不同的电极，所述电极安装在压电陶瓷的不同的侧面上，其中，用于两个电极电接触的接触面布置在压电陶瓷的同一侧上，并且接触元件具有至少两个极性不同的接触区段，所述接触区段与相应极性的两个电极的接触面处于导电的接触。由此能使两个电极通过压电陶瓷的同一侧面电接触，因而连接耗费通过减少所需的用电缆连接的构件的数量明显降低。通过接触元件的两个接触区段可以特别有利地用交流电压加载压电陶瓷的接触面。尤其可以通过使用具有两个接触区段的接触元件提供与压电陶瓷的电极的直接对接件，这减少了压电陶瓷的电极接触时的生产工作量。

可能合理的是，接触元件的相应的接触区段与电极的相应的接触面处于平面接触。通过所述平面接触即可实现电极的可靠的接触而无需加入附加质量。

可能有利的是，第一电极的背离压电陶瓷的侧面形成了第一电极的接触面。第一电极因此可以通过其背侧电接触。

但也可能被证实有益的是，第一电极部分遮盖和/或接触压电陶瓷的第一侧面，其中，第一电极优选居中地布置在压电陶瓷的第一侧面上，优选这样布置，使得环形表面保持在压电陶瓷的第一侧面上且未被第一电极遮盖。这个实施方案有利于在向电极施加交流电压时对压电陶瓷对称地励磁。