一种二线制超声物位变送器及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机电技术领域，尤其是涉及一种二线制超声物位变送器及其方法。
【背景技术】
[0002]超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
[0003]超声波传感器的两个重要性能指标为灵敏度与余震。灵敏度是传感器在稳态工作情况下输出信号的变化量与输入变化量的比值。灵敏度可理解为放大倍数，倍数越大，灵敏度越高。提高灵敏度，可增大测量的精度。余震是指传感器在接到一个脉冲信号后从开始工作到最终停止工作的时间，余震消失前，不能启动接收回波信号，它能扰乱回波信号的接收，因此它能决定近距测量的效果。
[0004]目前市场上大部分压电式超声波传感器主要是为压电单晶片式超声波传感器，此种传感器虽制作简单，但单晶片感应到声波后，振幅小，故灵敏度较低；同时，为了满足电容及频率的要求，单晶片小而薄，质量轻，因此余震较大
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种二线制超声物位变送器及其方法，克服了现有技术中超声波变送器密封性、耐压强度差、成本高的缺陷，采用本发明后，具有振幅大，灵敏度高、余震更小的优点。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种二线制超声物位变送器及其方法，包括中空的金属外壳，其特征在于:所述金属外壳的一端用匹配层封盖，所述匹配层内侧粘接有并联的压电双晶片，所述并联的压电双晶片为将两个压电晶片的两个相反电极面分别粘接在金属基片两面，所述两个压电晶片的另外两位两个电极面电连接；所述两个压电晶片的公共连接端与金属基片分别连接有第一接线端子、第二接线端子。
[0007]优选地，所述并联的压电双晶片与所述金属外壳之间填充消音材料。
[0008]优选地,所述消音材料为消音棉，所述消音棉的厚度为2mm?5mm。
[0009]优选地，所述消音材料外侧的金属外壳内固定有屏蔽层，所述接线端子从消音材料和屏蔽层中伸出。
[0010]本发明具有的优点和积极效果是:压电双晶片相当于电容并联，这样电容大，信号输出电压大；并且压电双晶片向同一方向振动，相当于两个压电单晶片振动的叠加，故振幅大，灵敏度高。同时，压电双晶片的质量高于单晶片，这一点就从本质上降低了传感器的余震，而非主要依靠消音材料及胶水的粘接来阻止压电振子的余震。本发明结构简单，灵敏度更高、余震更小。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的剖视图。
[0012]图中:
[0013]1、金属外壳2、匹配层3、压电双晶片
[0014]4、第一接线端子5、第二接线端子6、消音棉
[0015]7、屏蔽层
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0017]如图1所示，本发明提供一种二线制超声物位变送器及其方法，包括中空的金属外壳1，金属外壳1的一端用匹配层2封盖，匹配层2内侧粘接有并联的压电双晶片3，并联的压电双晶片3为将两个压电晶片的两个相反电极面分别粘接在金属基片两面，两个压电晶片的另外两位两个电极面电连接；两个压电晶片的公共连接端与金属基片分别连接有第一接线端子4、第二接线端子5。
[0018]优选地,并联的压电双晶片3与金属外壳1之间填充消音材料。
[0019]优选地，消音材料为消音棉6，消音棉6的厚度为2mm?5mm，消音棉6的主要起减震吸音作用，压电陶瓷片发生高频震动工作后，会向辐射面(金属外壳)方向发出超声波，实现探测距离的功能。但是，同时也会向反向(消音棉)方向产生超声波信号，为了不干扰和影响辐射面方向的超声波正常工作，必须消除此部分超声波。消音棉6将会吸收辐射面反面的超声波，保证传感器的正常测距不被干扰。
[0020]所述消音棉6外侧的金属外壳内固定有屏蔽层7，所述第一接线端子4和第二接线端子5从消音棉6和屏蔽层7中伸出，通过第一接线端子4和第二接线端子5给并联压电双晶片供电。
[0021]本发明具有的优点和积极效果是:压电双晶片相当于电容并联，这样电容大，信号输出电压大；并且压电双晶片向同一方向振动，相当于两个压电单晶片振动的叠加，故振幅大，灵敏度高。同时，压电双晶片的质量高于单晶片，这一点就从本质上降低了传感器的余震，而非主要依靠消音材料及胶水的粘接来阻止压电振子的余震。本发明结构简单，灵敏度更高、余震更小。
[0022]以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种二线制超声物位变送器及其方法，包括中空的金属外壳，其特征在于:所述金属外壳的一端用匹配层封盖，所述匹配层内侧粘接有并联的压电双晶片，所述并联的压电双晶片为将两个压电晶片的两个相反电极面分别粘接在金属基片两面，所述两个压电晶片的另外两位两个电极面电连接；所述两个压电晶片的公共连接端与金属基片分别连接有第一接线端子、第二接线端子。2.根据权利要求1所述的二线制超声物位变送器及其方法，其特征在于:所述并联的压电双晶片与所述金属外壳之间填充消音材料。3.根据权利要求2所述的二线制超声物位变送器及其方法，其特征在于:所述消音材料为消音棉，所述消音棉的厚度为2mm?5mm。4.根据权利要求1、2所述的二线制超声物位变送器及其方法，其特征在于:所述消音材料外侧的金属外壳内固定有屏蔽层，所述接线端子从消音材料和屏蔽层中伸出。
【专利摘要】本发明提供一种二线制超声物位变送器及其方法，包括中空的金属外壳，其特征在于：所述金属外壳的一端用匹配层封盖，所述匹配层内侧粘接有并联的压电双晶片，所述并联的压电双晶片为将两个压电晶片的两个相反电极面分别粘接在金属基片两面，所述两个压电晶片的另外两位两个电极面电连接；所述两个压电晶片的公共连接端与金属基片分别连接有第一接线端子、第二接线端子。本发明的有益效果是克服了现有技术中超声波变送器密封性、耐压强度差、成本高的缺陷，采用本发明后，具有振幅大，灵敏度高、余震更小的优点。
【IPC分类】G01F23/296
【公开号】CN105333924
【申请号】CN201410398707
【发明人】高维松
【申请人】天津逐帜科技发展有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年8月13日