一种聚焦式超声波检测用发射头外壳的制作方法

1.本实用新型涉及超声波传感器技术领域，具体涉及一种聚焦式超声波检测用发射头外壳。


背景技术：

2.近年来，随着生产需求的不断提高，超声波液位物位测量技术也往自动化的方向发展，这种测量技术被广泛应用于石油、勘测、化工等多种领域，而随着传感器，信息化的高速发展，该测量技术已经向无接触的自动化测量方向发展，其带来的高效性、不同检测环境下的适应性以及精确度等已经适应越来越高的应用要求。
3.这种测量方式利用声音在空气中的传播速度，通过传感器发出的声波到达被测物体表面再经过反射被传感器接收，捕捉到这个时间段后再利用时间、距离与速度三者的函数关系来算出被测物体的距离。超声波液位计物位计产品具有测量范围宽，测量不受介质密度等因素影响的优点，适用于气体、液体、固体等多种介质下的测量，并且可被运用到有毒溶液，腐蚀性液体、石油等多种特殊溶液的测量中。除此以外，在工农业、渔业等人民生产生活领域也发挥着重要的作用。
4.在目前超声波测距产品发展迅速的同时，由于功耗过高难以做成电池供电的移动式产品，所以人们也往低功耗方向努力，在低功耗产品工作时，过低的供电电压往往导致发波强度降低，这就导致远距离检测障碍物时，回波过于微弱导致无法准确检测，这就导致检测量程变小以及精度不高，这对产品有很大影响，尤其在检测量程较大时会经常出现检测不到回波的情况，使得超低功耗测距产品的功能大打折扣。
5.因此，如何提供一种低功耗的可适配不同功率发射器的聚焦式超声波检测用发射头外壳是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供了一种聚焦式超声波检测用发射头外壳，其可以聚焦超声波，减少功耗，获得精确的测量效果。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种聚焦式超声波检测用发射头外壳，其内安装有超声波检测器探头，其包括筒形的内螺纹段、过渡连接段、外螺纹段及发射聚焦段，所述内螺纹段为直筒结构其内侧壁设置螺纹，所述过渡连接段的外周为多边形的筒结构，所述内螺纹段的一端与外螺纹段的一端分别固定连接在所述过渡连接段的两端，所述外螺纹段的内腔为阶梯筒形设置，所述内腔为探头安装腔，检测器探头嵌设在探头安装腔内；所述发射聚焦段为喇叭状结构，所述发射聚焦段的内径小口径端对应位于探头处且与所述外螺纹段的另一端固定连接。
8.本实用新型的有益效果是：外螺纹段用于连接超声波设备的外壳，外螺纹段内形成有探头安装腔，探头嵌设在探头安装腔内，探头的正负极引线通过连接线连接电路板，发射聚焦段位于外螺纹段的另一端，发射聚焦段为喇叭状结构，利用反射原理，在探头发出超
声波时，声波打在发射聚焦段的内壁发生反射，这样在超声波飞出喇叭状发射聚焦段时夹角就会变小，可以比较密集的接触到被测物体。同样，在超声波返回时，进入发射聚焦段的声波会经过反射较为密集的传播到探头上，这样就能让探头更清楚的检测是否接收到回波，既避免了驱动电压压造成的高消耗问题，又解决了驱动电压小测量精度不准确的问题。
9.优选的，还包括端盖，所述端盖的中部设置过线孔，所述端盖螺接在所述内螺纹段的一端端部。
10.优选的，所述发射聚焦段的壁厚尺寸由一端至另一端渐变设置，且壁厚大尺寸端对应发射聚焦段的内径小口径端，所述发射聚焦段的壁厚大尺寸由靠近所述外螺纹段的一端至另一端渐变小设置且外侧面向中心轴线方向倾斜。
11.优选的，所述发射聚焦段的轴向尺寸为25mm，所述发射聚焦段的内径小口径端的尺寸为所述发射聚焦段的内径大口径端的尺寸为
12.优选的，所述过渡连接段沿着其轴向的纵截面为梯形，且大口径端对应所述内螺纹段，小口径端对应所述外螺纹段。
13.优选的，所述内螺纹段、过渡连接段、外螺纹段及发射聚焦段均由聚偏氟乙烯制成。
14.优选的，所述外螺纹段靠近所述过渡连接段的一端设置退刀槽。
15.优选的，所述探头安装腔自靠近所述过渡连接段一端至远离其的一端依次包括第一变径段、直筒段和第二变径段，所述第一变径段及第二变径段的内径尺寸相对所述内螺纹段至外螺纹段的轴向方向渐变小设置；所述第一变径段的轴向长度为5.2mm，所述直筒段的轴向长度为12mm，所述第二变径段的轴向长度为5mm。
附图说明
16.图1为本实用新型一种聚焦式超声波检测用发射头外壳的俯视图；
17.图2为本实用新型一种聚焦式超声波检测用发射头外壳a
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a截面示意图；
18.图3为本实用新型一种聚焦式超声波检测用发射头外壳配合的端盖示意图。
19.1内螺纹段、2过渡连接段、3外螺纹段、4发射聚焦段、5探头安装腔、6退刀槽、7端盖、8过线孔。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.参阅本实用新型附图1至3，根据本实用新型实施例一种聚焦式超声波检测用发射头外壳，其内安装有超声波检测器探头，其包括筒形的内螺纹段1、过渡连接段2、外螺纹段3及发射聚焦段4，内螺纹段1为直筒结构其内侧壁设置螺纹，过渡连接段2的外周为多边形的筒结构，内螺纹段1的一端与外螺纹段3的一端分别固定连接在过渡连接段2的两端，外螺纹段3的内腔为阶梯筒形设置，内腔为探头安装腔5，超声波检测器探头嵌设在探头安装腔5内；发射聚焦段4为喇叭状结构，发射聚焦段4的内径小口径端对应位于探头处且与外螺纹
段3的另一端固定连接。
22.具体的，探头为18mm锥形超声波收发一体式探头，适配安装在探头安装腔内。
23.在一些具体实施例中，还包括端盖7，端盖7的中部设置过线孔8，端盖7螺接在内螺纹段1的一端端部，具有防水作用，探头的正负极引线与电路板连接，电路板固定在内螺纹段内用端盖紧固，端盖中部的过线孔可以穿过连接线与超声波设备内的单片机连接，以便于测量分析数据。
24.在另一些具体实施例中，发射聚焦段4的壁厚尺寸由靠近外螺纹段的一端至另一端渐变小设置且外侧面向中心轴线方向倾斜，发射聚焦段4的壁厚大尺寸端与外螺纹段3的另一端固定连接，壁厚大尺寸端连接外螺纹段提高发射聚焦段连接的稳定性，发射聚焦段为喇叭口状设计，且其的内径小口径端对应探头位置，探头内发出的超声波经过喇叭状的内壁反射，改变原有超声波的发射角度没进一步增强发射口的强度，在原有驱动电压的基础上可以测得更远位置，相同测量情况下，可以降低能量消耗。同样在此处接收回波时可以将回波经过反射更准确的被探头采集。
25.在其他一些实施例中，发射聚焦段4的轴向尺寸为25mm，发射聚焦段4的内径小口径端的尺寸为发射聚焦段4的内径大口径端的尺寸为
26.在其他一些具体实施例中，过渡连接段2沿着其轴向的纵截面为梯形，且大口径端对应内螺纹段1，小口径端对应外螺纹段3，预留空间，便于安装探头及取出探头。
27.具体的，内螺纹段1、过渡连接段2、外螺纹段3及发射聚焦段4均由聚偏氟乙烯制成。简称pvdf材料，其优点是化学稳定性良好，具有优良的耐化学腐蚀稳定性和良好的耐热稳定性，可在
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62℃～150℃温度范围内长期使用。同时解电常数大，是良好的绝缘材料之一。能耐除盐酸，强溶剂外的所有盐、酸、碱、芳烃、卤素等介质。不燃、耐磨损、自润滑性能好。
28.外螺纹段靠近所述过渡连接段的一端设置退刀槽，便于攻螺纹时退刀。
29.再具体的，探头安装腔5自靠近过渡连接段2一端至远离其的一端依次包括第一变径段、直筒段和第二变径段，第一变径段及第二变径段的内径尺寸相对内螺纹段1至外螺纹段的轴向方向渐变小设置；第一变径段的轴向长度为5.2mm，直筒段的轴向长度为12mm，第二变径段的轴向长度为5mm。
30.本实用新型一种聚焦式超声波检测用发射头外壳具体的安装及测量使用过程：
31.1.将聚焦式超声波检测用发射头外壳连接在待检测物体上，将18mm锥形超声波收发一体式探头装进外壳内的探头安装腔位置，使探头和外壳契合，使得探头在产品外壳内部不会产偏移，让探头顶端刚好露出在发射聚焦段的内径小口径端部，对应超声波发射/接收孔位(发射聚焦段的内腔)；
32.2.将探头上的正负极引线和电路板连接到一起，并固定好电路板安装端盖；
33.3.固定好探头后便可连接电路板，完成测试组装后便可封装产品。
34.超声波产品测距原理就是超声波发出时立刻开始计时，超声波在介质中传播，在碰到障碍物时会立即反射，而探头接收到反射回来的回波时会立即停止计时，这段时间通过单片机的处理，利用时间、距离和速度三者的函数关系便可算出障碍物的距离，并且超声波发射时有一定的角度，发射的并不是平行的波。在低功耗产品中存在一个收发超声波的问题就是较低的驱动电压导致超声发波强度较低，这也导致接收的回波强度较低，这就导
致在一定距离时难以准确的接收回波。
35.本实用新型外壳的设计，可以很大程度的改善这一情况，利用反射原理，在超声波探头发出超声波时，声波打在发射聚焦段内壁发生反射，这样在超声波飞出发射聚焦段后夹角就会比较小，强度提高，可以比较密集的接触到被测物体。同样，在声波返回时，进入发射聚焦段的声波会经过反射较为密集的传播到探头上，这样就能让探头更清楚的检测是否接收到回波，这种物理方法在不修改超声波测距产品本身的电路设计和软件设计的基础上，可以有效的避免因检测距离较远，由较低的回波强度引起的难以检测到回波的问题
36.对于实施例公开的装置和使用方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
37.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。