超声波流量计探头的制作方法_2

文档序号:10317101阅读:来源:国知局
载的技术方案,完整、充分地公开本实用新型的相关技术内容,下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细的描述,显而易见地,所描述的【具体实施方式】仅仅以列举方式给出了本实用新型的一部分实施例,用于帮助理解本实用新型及其核心思想。
[0034]基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,和/或在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,即使对部分的连接关系或结构进行了改变,以及根据本实用新型做出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型保护的范围。
[0035]本实用新型的基础技术方案如下:
[0036]本实用新型的基本思路是,在包括塑料外壳、压电陶瓷晶片、金属外壳保护层等组成的超声波流量计探头中,通过具有弹性的结构,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,其具体技术方案如下:
[0037]本实用新型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(上表面)通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上,最后将晶片组件安装在塑料外壳上前端,压电陶瓷晶片连接有用于与外电路连接的引线;弹性部件顶压在压电陶瓷晶片底面(下表面),使之与金属外壳保护层密切贴合。
[0038]作为本实用新型的另一种技术方案,其包括塑料外壳及晶片组件,塑料外壳内部设置有弹性引线,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(上表面)通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上,最后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(下表面)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。
[0039]下面以举例的方式给出本实用新型的具体实现和应用的部分实例:
[0040]参见图1所示,超声波流量计探头包括晶片组件、塑料外壳4,以及设置并纵向贯穿整个塑料外壳4的弹性引线5等。
[0041]所述晶片组件包括金属外壳保护层I,绝缘屏蔽层2,压电陶瓷晶片3等。结合图2所示,所述金属外壳保护层I为下部开口并且边沿外翻的圆筒形(可理解为倒扣的盆形),内部形成一空腔,外翻部分形成与侧壁垂直的抵托11,用于与塑料外壳4上的台肩43贴合,圆筒顶部封闭并平整,顶部内侧的表面(内端面)用于安装压电陶瓷晶片3,对应的外侧表面(夕卜端面)一般与被检测的介质接触,从而使得金属外壳保护层I整体纵向剖面呈顶部平整的“Ω”形。
[0042]压电陶瓷晶片3顶面(顶部平面)上用粘接层(图中未绘出)粘贴绝缘屏蔽层2的底面,然后再用粘接层(图中未绘出)将绝缘屏蔽层顶面粘贴在金属外壳保护层I内端面(也就是金属外壳保护层I顶部的内表面)上,依次形成金属外壳保护层1、粘接层、绝缘屏蔽层2、粘接层、压电陶瓷晶片3的顺序排列,并且相邻部分彼此粘接。通过在压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层I之间设置有绝缘屏蔽层2,可以增强屏蔽效果,有效避免因金属外壳保护层I的导电性对探头线路的稳定性和探头整体性能稳定性的影响。
[0043]当然,上述晶片组件中也可以不使用绝缘屏蔽层2,将压电陶瓷晶片3通过粘接层直接粘接在金属外壳保护层I上(此时,只需要一个粘接层进行粘接),当然,这样,对于线路的稳定性和屏蔽效果的有一定的负面影响,但是,如果选用适当的具有良好绝缘效果的粘接层,同时实现绝缘屏蔽层和粘接层的作用。
[0044]所述粘接层为动态粘接层,其在与被粘接物剥离后,能在受压时再次与被粘接物进行粘接,也就是说其具有多次的反复粘接特性。采用上述动态粘接层结构,当探头处于高温、高压或温度、压力大幅变化的环境时,因形变量的差异,可能导致压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层I出现分离,但是,由于采用了动态粘接层,压电陶瓷晶片3在压力作用下(具有弹性的结构提供压力)再次与金属外壳保护层I密切贴合并粘接,从而确保探头整体性能的稳定。当然,如果不采用动态粘接层,如果压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层I出现分离,压电陶瓷晶片3在压力作用下(具有弹性的结构提供压力)仍然能与金属外壳保护层I密切贴合,但是可能不会被再次粘接,从而一定程度上影响探头的性能,此外如果二者的粘接过于牢固,当压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层I因温度或压力的因素形变量差异大时,导致压电陶瓷晶片3破裂,降低其使用寿命。作为一种优选的技术方案,所述的所述动态粘接层由丙烯酸类树脂材料构成。此外,作为另一种改进,所述的粘接层可以采用柔性粘接层,和/或采用柔性绝缘屏蔽层2,也可以在一定程度上避免压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层I的剥离问题。
[0045]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。
[0046]具体应用中,所述金属外壳保护层I采用不锈钢材质制成,即为不锈钢外壳保护层。所述塑料外壳4采用食品级塑料制成,即为食品级塑料外壳。绝缘屏蔽层2在不锈钢外壳保护层I和压电陶瓷晶片3之间做绝缘,避免外界干扰信号对压电陶瓷晶片的影响。粘接层为丙烯酸类树脂材料,绝缘屏蔽层采用PET材料。
[0047]—般地,作为超声波流量计探头的压电陶瓷晶片3的正负电极分布在两侧的平面上(图1、2、3中压电陶瓷晶片3的上下表面,也即压电陶瓷晶片3的顶面和底面),由于所述压电陶瓷晶片3顶面直接粘接在金属外壳保护层I或绝缘屏蔽层2,其顶面的电极(第一电极32)需要单独引出以方便引线连接,当然,也可以直接将引线焊接在压电陶瓷晶片3顶面的第一电极32上,但是对其电气性能和探头的整体灵敏度具有一定的负面影响,而且也不便于制造组装。作为一种优选的技术方案,使得压电陶瓷晶片3可以方便地进行引线的连接。结合图3、4所示,所述压电陶瓷晶片3包括压电陶瓷片31、第一电极32、边沿电极33、第二电极34,隔离带35,第一电极32完整覆盖在压电陶瓷片31的上表面上整体构成压电陶瓷晶片3的顶面。第二电极34覆盖在压电陶瓷片31下表面的中部,第二电极34外部环绕绝缘的隔离带35(由于压电陶瓷本身属于绝缘体,因此,只要不在所述位置覆盖导电材料即可构成所述隔离带35),在所述隔离带35外部(也就是压电陶瓷片31下表面的外沿)环绕边沿电极33,所述边沿电极33、第二电极34、隔离带35构成了压电陶瓷晶片3的底面。所述边沿电极33与第一电极32通过压电陶瓷片31侧面的导体电连接,使得边沿电极33与第一电极32等电位,使用时,引线通过连接边沿电极33实现对第一电极32的连接。通过所述技术方案,实现将连接压电陶瓷晶片3连接的所有引线都设置在其底面,以便于组装和制造。所述的第一电极32、边沿电极33、第二电极34使用导电材料制成,例如将金、银等采用沉淀、镀或丝印并烧结的方式设置而成。
[0048]图5-7提供了一种塑料外壳4及弹性引线5(具有弹性的结构)的实施例,所述弹性引线5纵向并贯穿整个塑料外壳4与所述塑料外壳4构成一个整体。
[0049]在本实施例中塑料外壳4顶端(前端)凹陷,构成晶片安装腔41,底端(后端)为安装部。具体地,塑料外壳4顶端(前端)设置支撑壁42,所述支撑壁42环绕与塑料外壳4安装部围成底部封闭的晶片安装腔41,所述支撑壁42外径与金属外壳保护层I侧壁所围内径(也就是金属外壳保护层I内顶面的直径)相匹配(所述以所述部件横截面为圆形时的情况,如果横截面是矩形或其他形状,二者在形状和尺寸上都必需先匹配,但是在实践中,一般都横截面为圆形),使得所述支撑壁42能安装到所述外壳保护层I侧壁围成的空间中,并且使得支撑壁42外侧与外壳保护层I侧壁内侧配合紧密;所述支撑壁42所围成的内部空间构成晶片安装腔41,其深度大于压电陶瓷晶片3、绝缘屏蔽层2、粘接层厚度之和,当晶片组件与塑料外壳4组装
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