流量温度一体化超声波传感器的制作方法

本技术涉及超声波传感器领域，详细地讲是一种流量温度一体化超声波传感器。

背景技术：

1、众所周知，超声波传感器是超声波水表、超声波流量计的核心部件，实现电信号和超声波信号的相互转换，通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播的时间差来计算流体的流量。根据时差法工作原理，超声波声速作为已知常量直接参与流量的计算，而超声波声速是随流体温度变化的，需要对超声波声速进行温度补偿，以保证流量测量的准确度。

2、传统的温度补偿方法是在管道上安装温度传感器(例如公开号为cn103808381a的中国发明专利)，测量流体温度并对流体流量进行温度补偿，但是温度传感器比较贵重，增加了硬件成本，其安装结构设计复杂，进一步增加了生产成本，生产效率低。

3、还有一种无需温度传感器的温度补偿方法(例如公开号为cn106679745a的中国发明专利)，根据超声波发射与接收时间及超声波传播距离计算超声波声速，对照超声波声速与流体温度的关系，计算得到对应的流体温度，无需安装温度传感器，这种方法的不足之处是对流体的洁净度要求较高，如果流体比较浑浊，特别是含有较多气泡，会导致测量的超声波声速误差较大，造成温度补偿错误，影响流量测量的准确度。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种流量温度一体化超声波传感器，结构紧凑、生产成本低、测量精度高。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种流量温度一体化超声波传感器，包括壳体，壳体为下端封闭上端开口的圆筒状结构，其特征是，壳体内壁沿轴向设置有定位柱，壳体的空腔内由下向上依次布置匹配层、压电陶瓷片、温度传感器、背衬层、灌封层，信号电缆穿过灌封层和背衬层焊接在压电陶瓷片的正极和负极上。

3、所述的壳体采用电子陶瓷材料烧制、一体成型。

4、所述的压电陶瓷片的正面为正电极，背面为负电极，侧面设有一个连接电极；压电陶瓷片背面设有两个电极，其中较小面积的为正极、较大面积的为负极，在正极和负极之间有环形隔离带；压电陶瓷片背面所述的负电极接负极，压电陶瓷片背面的正极通过连接电极连接到压电陶瓷片正面所述的正电极。

5、所述的温度传感器采用贴片封装的pt1000铂电阻，外形尺寸为smd0805。

6、所述的温度传感器跨接在压电陶瓷片的环形隔离带上，温度传感器两端分别焊接在压电陶瓷片的正极和负极上。

7、所述的压电陶瓷片和温度传感器共用一对传感器引线，传感器引线接信号电缆。

8、本实用新型的有益效果是，超声波流量传感器是电容性质的器件，温度传感器是电阻性质的器件，二者结合在一起可以起到补偿作用，在发送/接收超声波信号时，温度传感器作为终端电阻，有助于稳定超声波信号，提高抗干扰的能力，当流体温度变化幅度较大时，压电陶瓷片会感应出高电压，温度传感器作为负载可以将感应电压消耗掉，防止高电压烧坏驱动芯片和微处理器。将超声波流量传感器和温度传感器封装在同一个壳体内，共用一对传感器引线，可以避免单独安装温度传感器，简化了生产工艺，降低了生产成本，结构紧凑，测量精度高。

技术特征：

1.一种流量温度一体化超声波传感器，包括壳体，壳体为下端封闭上端开口的圆筒状结构，其特征是，壳体内壁沿轴向设置有定位柱，壳体的空腔内由下向上依次布置匹配层、压电陶瓷片、温度传感器、背衬层、灌封层，信号电缆穿过灌封层和背衬层焊接在压电陶瓷片的正极和负极上。

2.根据权利要求1所述流量温度一体化超声波传感器，其特征在于所述的壳体采用电子陶瓷材料烧制、一体成型。

3.根据权利要求1所述流量温度一体化超声波传感器，其特征在于所述的压电陶瓷片的正面为正电极，背面为负电极，侧面设有一个连接电极；压电陶瓷片背面设有两个电极，其中较小面积的为正极、较大面积的为负极，在正极和负极之间有环形隔离带；压电陶瓷片背面所述的负电极接负极，压电陶瓷片背面的正极通过连接电极连接到压电陶瓷片正面所述的正电极。

4.根据权利要求1所述流量温度一体化超声波传感器，其特征在于所述的温度传感器采用贴片封装的pt1000铂电阻，外形尺寸为smd0805。

5.根据权利要求1所述流量温度一体化超声波传感器，其特征在于所述的温度传感器跨接在压电陶瓷片的环形隔离带上，温度传感器两端分别焊接在压电陶瓷片的正极和负极上。

6.根据权利要求1所述流量温度一体化超声波传感器，其特征在于所述的压电陶瓷片和温度传感器共用一对传感器引线，传感器引线接信号电缆。

技术总结
本技术涉及一种流量温度一体化超声波传感器，属于超声波传感器领域。包括壳体，壳体为下端封闭上端开口的圆筒状结构，其特征是，壳体内壁沿轴向设置有定位柱，壳体的空腔内由下向上依次布置匹配层、压电陶瓷片、温度传感器、背衬层、灌封层，信号电缆穿过灌封层和背衬层焊接在压电陶瓷片的正极和负极上。本技术壳体采用电子陶瓷材料烧制一体成型，将压电陶瓷片和温度传感器封装在同一个壳体内，共用一对传感器引线，结构紧凑，测量精度高，降低了生产成本，提高了生产效率，适合规模化生产。

技术研发人员：刘军波,陈福庆
受保护的技术使用者：威海博扬电子科技有限公司
技术研发日：20230628
技术公布日：2024/1/15