超声波流量计探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器技术领域，尤其是涉及超声波传感器，具体为超声波流量计探头。
【背景技术】
[0002]超声波流量计探头(简称探头)是目前国际通用的超声波流量计的核心元件，公知技术中，所使用的超声波流量计探头一般由金属外壳、压电陶瓷晶片、基座、连接导线(引线)、焊片组成，压电陶瓷晶片(简称晶片)直接粘贴在金属外壳内，金属外壳后端安装基座，焊片也装在基座上，连接导线将压电陶瓷晶片和焊片进行电连接，焊片用于连接外接电路。上述结构的探头，由于超声波流量计往往用于热流体的流量测量，而使得超声波流量计探头工作环境的温度和压强比较高，甚至温度和压强变化幅度大，而导致探头的结构发生形变，使得晶片与金属外壳分离、松动，甚至从上面脱落，影响探头的性能，产生较大的测量误差，降低了流量计的测量精度和稳定性。
[0003]另外，由于上述结构的探头，压电陶瓷晶片与金属外壳没有绝缘，造成线路的抗干扰能力差，容易造成线路不能正常工作，导致探头的性能稳定性差，使用寿命短，降低了流量计整体的稳定性和可靠性，使得计量仪器生产企业使用上述探头生产的流量计时很难达到国家规定的精度要求。
【实用新型内容】
[0004]鉴于以上缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于克服超声波流量计探头结构设计上的缺陷，提供一种性能稳定可靠的超声波流量计探头。
[0005]本实用新型的基本思路是，通过至少一具有弹性的结构，将压电陶瓷晶片顶压在金属外壳保护层的内端面上，使得在不同的温度、压力环境以及温度、压力大范围变化时，所述压电陶瓷晶片始终与金属外壳保护层密切贴合，以确保性能的稳定。在本申请中所述的弹性部件、弹性引线均属于具有弹性的结构。
[0006]具体地，本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0007]超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，压电陶瓷晶片连接有用于与外电路连接的引线;将所述晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述塑料外壳与金属外壳保护层构成一封闭的晶片安装腔；以及，在所述晶片安装腔中进一步包括弹性部件，所述弹性部件顶压在压电陶瓷晶片底面，使压电陶瓷晶片与金属外壳保护层密切贴合。
[0008]优选地，所述金属外壳保护层与压电陶瓷晶片之间还包括一绝缘屏蔽层，所述压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘接在绝缘屏蔽层底面，所述绝缘屏蔽层顶面通过另一粘接层粘接在金属外壳保护层内端面上。
[0009]优选地，所述弹性部件为螺旋压缩弹簧、设置在塑料外壳之晶片安装腔的横向弹性支撑、纵向弹性支撑中的至少一种。
[0010]超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，塑料外壳上设置有弹性引线，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，将晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述弹性引线顶压在压电陶瓷晶片底面的电极上，使之与金属外壳保护层密切贴合，并实现与所述弹性引线的电连接。
[0011]优选地，所述金属外壳保护层与压电陶瓷晶片之间还包括一绝缘屏蔽层，所述压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘接在绝缘屏蔽层底面，所述绝缘屏蔽层顶面通过另一粘接层粘接在金属外壳保护层内端面上。
[0012]优选地，所述塑料外壳与金属外壳保护层之间构成一封闭的晶片安装腔，所述压电陶瓷晶片处于所述晶片安装腔中；所述弹性引线的触点位于所述晶片安装腔，并分别顶压在所述压电陶瓷晶片底面的电极上。
[0013]优选地，所述金属外壳保护层为下部开口并且边沿外翻的圆筒形，内部形成一空腔，外翻部分形成与侧壁垂直的抵托，圆筒顶部封闭并平整，顶部的内端面用于安装压电陶瓷晶片。
[0014]优选地，所述塑料外壳前端凹陷，构成晶片安装腔，所述晶片安装腔侧壁为支撑壁，所述支撑壁外径与金属外壳保护层侧壁所围内径相匹配，使得所述支撑壁能安装到所述外壳保护层侧壁围成的空间中，并且使得支撑壁外侧与外壳保护层侧壁内侧配合紧密；所述支撑壁所围成的内部空间构成晶片安装腔，其深度大于内部所需安装部件厚度之和，所述晶片组件与塑料外壳组装后，所述压电陶瓷晶片处于所述晶片安装腔中；所述支撑壁后端外侧设置有突出支撑壁外侧的台肩，所述台肩的宽度与金属外壳保护层上的抵托宽度相匹配，所述支撑壁前端面外侧与台肩顶面的高度与金属外壳保护层中空腔的深度相匹配;支撑壁后端为封闭的塑料外壳安装部，所述弹性引线固定在塑料外壳中，与所述塑料外壳4构成一个整体。
[0015]优选地，所述弹性引线包括实现对所述压电陶瓷晶片施加弹性顶压的第一弹性部，所述第一弹性部位于所述晶片安装腔中；以及，第二弹性部，所述第二弹性部位于塑料外壳后端的外部。
[0016]优选地，所述金属外壳保护层为不锈钢外壳保护层;所述粘接层为丙烯酸类树脂材料，绝缘屏蔽层采用PET材料;所述单个粘接层厚度为0.005-0.03mm，所述绝缘屏蔽层2厚度在 0.01-0.04mm η
[0017]本实用新型结构设计合理，有效解决了产品在高温高压下由于结构设计不合理而引起的小流量和中流量下精度达不到国标的问题。本实用新型结构设计合理，有效解决了结构设计不合理造成外部干扰信号对探头的影响，并且，由于采用了弹性部件，使得晶片能与金属外壳保护层密切贴合，进一步地，使用耐高温的环氧树脂层粘接，使得其能满足高低温工作环境，以及温度的大范围变化，并使晶片更好地粘接在金属外壳保护层上，晶片与金属外壳保护层之间，使用了绝缘屏蔽层，确保了线路的稳定性和屏蔽效果的提升，使探头工作稳定。进一步地，采用弹性引线来同时实现引线和弹性部件，简化了结构。本实用新型性能稳定，在高温下仍然能够稳定工作，方便应用于热流量计。本实用新型还具有，抗干扰能力强;使用食品级塑料外壳和不锈钢的金属外壳保护层，不污染水体，使热水能循环使用，使用寿命长。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地描述本实用新型所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1本实用新型的结构示意图(剖视图)；
[0020]图2压电陶瓷晶片组件的结构示意图(省略剖面线的剖视图)；
[0021]图3压电陶瓷晶片结构示意图(省略剖面线的剖视图)；
[0022]图4压电陶瓷晶片底面结构示意图；
[0023]图5塑料外壳一实施例的结构不意图；
[0024]图6塑料外壳一实施例的剖视图(第一弹性引线侧，所述第一弹性引线用于与边沿电极建立电连接)；
[0025]图7塑料外壳一实施例的剖视图(第二弹性引线侧，所述第一弹性引线用于与位于晶片中部的第二电极建立电连接)；
[0026]图8塑料外壳另一实施例的结构不意图
[0027]图9应用图8所述实施例实现的探头结构不意图；
[0028]图10塑料外壳再一实施例的结构不意图；
[0029]图11本实用新型一实施例的装配分解示意图；
[0030]图12本实用新型一实施例的整体外观示意图。
[0031]附图标记说明:
[0032]金属外壳保护层I，抵托11;绝缘屏蔽层2;压电陶瓷晶片3，压电陶瓷片31，第一电极32，边沿电极33，第二电极34，隔离带35;塑料外壳4，晶片安装腔41，支撑壁42，台肩43;弹性引线5，触点51，第一弹性部52，第二弹性部53，引脚54，横向弹性支撑5a，纵向弹性支撑5b ο
【具体实施方式】
[0033]为了便于本领域的技术人员对本实用新型的进一步理解，并清楚地认识本申请所记