[实用新型]一种超声波换能器封装结构和超声波换能器

说明书

本实用新型提供了一种超声波换能器封装结构，包括压电保护罩、耦合层和压电元件，压电保护罩从压电元件的接收发射面一侧罩在压电元件上，耦合层位于压电保护罩内侧和压电元件的接收发射面之间，其特征在于：压电保护罩内侧设置有凹凸结构；凹凸结构包括分布在压电保护罩内侧的若干凸起单元。本实用新型还提供了一种包括上述超声波换能器封装结构的超声波换能器。本实用新型提供的一种超声波换能器封装结构结构简单，加工难度低，通过对压电保护罩的表面处理，避免了耦合层与压电保护罩之间以及耦合层内部形成较大面积的气泡，减小气泡对压电元件接收信号的影响，同时还能减小耦合层的平均厚度。

技术领域

本实用新型涉及流量测量领域，特别是涉及一种超声波换能器封装结构和超声波换能器。

背景技术

超声波换能器是超声流量计的重要组成部分，基本元件是压电元件，超声波换能器性能优劣的关键是由压电元件接收的声波信号的质量决定的。

压电保护罩的厚度，耦合层的厚度以及耦合层内气体杂质等是影响声波传输的主要因素，直接影响着压电元器件接收信号的好坏。耦合剂密封胶在高温下将压电元件和压电保护罩牢固粘结在一起形成耦合层，但是由于涂胶工艺的限制和耦合层内部气体的析出，耦合层与压电保护罩之间以及耦合层内部易形成较大面积的气泡。1MHz的声波在胶内的波长大概在0.5-5mm之间，按照声波的散射原理(当声波波长大于障碍物尺寸但在10倍以内时，障碍物会化成一个声源使声波向四周散射，这种现象叫做声波的散射)，当气泡直径在0.05mm以上将严重影响声波的传输。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波换能器封装结构和超声波换能器，解决了由于耦合层内较大气泡的原因导致超声波换能器接收信号受影响以及开胶的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供了一种超声波换能器封装结构，包括压电保护罩、耦合层和压电元件，所述压电保护罩从所述压电元件的接收发射面一侧罩在所述压电元件上，所述耦合层位于所述压电保护罩内侧和所述压电元件的接收发射面之间，其特征在于：所述压电保护罩内侧设置有凹凸结构；所述凹凸结构包括分布在所述压电保护罩内侧的若干凸起单元。

在一优选实施例中，所述凸起单元的相对高度和相邻所述凸起单元之间的最大间距小于超声波在所述耦合层中的波长的十分之一。

在一可选实施例中，所述凸起单元为锯齿状、圆弧状或者梯形。

在一可选实施例中，当所述超声波的频率为1MHz，在所述耦合层中的传播速度为1000m/s时，所述凸起单元的相对高度和相邻所述凸起单元之间的最大间距在5-10μm之间。

在一可选实施例中，所述压电保护罩由厚度为0.05-0.2mm的不锈钢薄板制备而成。

在一优选实施例中，所述压电保护罩由厚度为0.2mm的不锈钢薄板制备而成。

本实用新型还提供了一种超声波换能器，其特征在于：包括上述任一实施例中的超声波换能器封装结构。

如上所述，本实用新型提供的一种超声波换能器封装结构，这种封装结构简单，加工难度低，通过对压电保护罩的表面处理，避免了耦合层与压电保护罩之间以及耦合层内部形成较大面积的气泡，减小气泡对压电元件接收信号的影响，同时还能减小耦合层的平均厚度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的超声波换能器封装结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中的超声波换能器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例二中的超声波换能器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例三中的超声波换能器的结构示意图。

标号说明

1 压电保护罩