具有塑性匹配层的换能器的系统和方法_3

文档序号:9324610阅读:来源:国知局
具中。随着塑料冷却和收缩,塑料结合到壳体211。尽管在一些实施例中,塑料可结合到壳体211的外径上的平滑表面,但是在其它实施例中,通过壳体的外径上的特征来辅助塑料的结合。图5A示出了结合到周向结合槽514的塑料。图5B示出了结合到周向结合脊318的塑料。图5C示出了结合到壳体211的锥形远端520的塑料。此外,槽、脊和锥形不需要相互排斥,而是可以以任意的组合来组合(例如,具有结合槽的锥形,具有结合脊的锥形)。如所示的,塑性匹配层510封闭和密封壳体211的远端212。
[0038]在匹配层的塑料大体形成从而包围壳体211的远端之后,塑料被加工成其最终的形式。图6是在塑料的加工之后并且包括示例性周向结合脊318的换能器210的横剖视图。在一些实施例中,将塑性匹配层216加工为具有与壳体211的外径512基本相等的外径。在通过壳体211的内径410界定的区域中,内表面312和外表面310基本平坦且平行。
[0039]图7是根据至少一些实施例的换能器的构造的流程图。具体地,方法开始(方框700)并且围绕壳体的远端成型塑性匹配层(方框702)。在一些实施例中,围绕壳体的远端成型塑性匹配层包括将柱体插入壳体内,然后围绕壳体的远端成型该塑性匹配层。壳体内的柱体控制塑性匹配层突出进入壳体的内部容积中的深度。在塑性匹配层硬化之后,圆柱体可以被从壳体移除(方框704)。在塑料成型为比壳体的外径更大的外径的实施例中,对塑料进行加工以使其具有与壳体的外径基本相等的外径(方框706),然后该示例性方法结束(方框708) ο
[0040]图8是根据至少一些实施例的流程图。具体地,方法开始(方框800),并且通过该换能器生成超声信号(方框802)。该超声信号传播通过塑性匹配层(方框804)并传给通过测量仪的流体(方框806)。此后,该示例性方法结束(808)。
[0041]上述讨论意在示例本发明的原理和各种实施例。一旦完全理解上述公开,则许多变形和修改对于本领域中的技术人员将是显而易见的。例如,在成型塑性匹配层以包围壳体的远端中,不需使用柱体;而是,可允许塑料自由流入壳体的内部容积中,然后可将过多的塑料加工掉。此外,在使用柱体来在成型期间限制塑料进入内部容积中的流动的实施例中,柱体不需要具体地限定内表面。可允许塑料超过所预期地流入内部容积中,然后加工掉以限定内表面。此外,尽管在使塑性匹配层成型以最初具有比壳体更大的外径并对该塑性匹配层进行加工的方面来讨论各种实施例,但是在其它实施例中,塑性匹配层可成型为具有近似相同的外径,从而无需对外径进行加工;然而,可对外表面310进行加工以确保平滑的表面以及基本与内表面312平行的表面。预期的是将下面的权利要求理解为包括所有的这些变形和修改。
[0042]附记
[0043]1.一种换能器,包括:
[0044]壳体,其具有近端、远端和内部容积,所述壳体联接到超声测量仪的卷筒;
[0045]塑性匹配层,其具有外表面和内表面,所述塑性匹配层密封到所述壳体的所述远端并封闭所述远端;以及
[0046]换能器元件,其邻接所述塑性匹配层的所述内表面。
[0047]2.如附记I所述的换能器,其中所述塑性匹配层包围所述壳体的所述远端。
[0048]3.如附记I所述的换能器,进一步包括:
[0049]所述壳体的所述远端的外侧上的周向脊;
[0050]其中所述塑性匹配层联接在所述周向脊上。
[0051]4.如附记I所述的换能器,进一步包括:
[0052]所述壳体的所述远端的外侧上的周向槽;
[0053]其中所述塑性匹配层联接在所述周向脊上。
[0054]5.如附记I所述的换能器,进一步包括:
[0055]所述壳体的所述远端上的锥形;
[0056]其中所述塑性匹配层联接在所述锥形上。
[0057]6.如附记I中所述的换能器,其中所述换能器元件配置成为所述塑性匹配层提供结构支撑。
[0058]7.如附记I中所述的换能器,其中所述塑性匹配层具有处在所述换能器的声阻抗与被测介质的声阻抗之间的声阻抗。
[0059]8.如附记I中所述的换能器,其中所述塑性匹配层具有比所述壳体的热膨胀系数更大的热膨胀系数。
[0060]9.如附记I中所述的换能器,进一步包括:
[0061]电气销,其布置在所述壳体的所述近端上;
[0062]其中所述电气销联接到所述换能器元件;以及
[0063]其中所述电气销被密封到所述壳体。
[0064]10.一种超声测量仪,包括:
[0065]卷筒,其具有用于被测流体的内部流动路径;以及
[0066]换能器,其与所述卷筒处于操作关系,所述换能器包括:
[0067]壳体,其限定内部容积;
[0068]塑性匹配层,其将所述壳体的所述内部容积与被测流体分离,其中所述塑性匹配层具有处在压电晶体的声阻抗与被测流体的声阻抗之间的声阻抗;以及
[0069]换能器元件,其邻接在所述塑性匹配层的内表面。
[0070]11.如附记10中所述的超声测量仪,进一步包括:
[0071]贯穿所述卷筒的换能器端口 ;
[0072]其中所述换能器通过螺纹联接而联接到所述换能器端口。
[0073]12.如附记10中所述的超声测量仪,其中所述内部容积基本处在大气压力下。
[0074]13.如附记10中所述的超声测量仪,其中所述换能器元件被构造为基本防止所述塑性匹配层向内翘曲。
[0075]14.如附记10中所述的超声测量仪,进一步包括偏置机构,所述偏置机构朝着所述塑性匹配层偏置所述压电元件。
[0076]15.—种方法,包括:
[0077]生成超声信号;
[0078]传播所述超声信号通过塑性匹配层;以及
[0079]将所述声信号传给超声测量仪内的流体。
[0080]16.如权利要求15所述的方法,其中生成进一步包括通过换能器元件生成所述超声信号。
[0081]17.如权利要求16所述的方法,其中生成进一步包括通过压电换能器元件生成所述超声信号。
[0082]18.如权利要求15所述的方法,进一步包括通过换能器元件接收所述超声信号。
[0083]19.一种方法,包括:
[0084]提供具有近端和远端的换能器壳体;以及
[0085]将塑料结合到所述换能器壳体的所述远端,所述塑料流体地密封所述远端并封闭所述远端;其中结合进一步包括:
[0086]将包括脱模剂的柱体插入所述换能器壳体中;
[0087]将塑料结合到所述换能器壳体的所述远端上;以及
[0088]当所述塑料硬化时移除所述
[0089]柱体。
[0090]20.如附记19所述的方法,其中结合进一步包括从由如下步骤组成的组中选择的一个或多个步骤:将所述塑料结合到所述换能器壳体的外表面上接近所述远端的周向脊;将所述塑料结合到所述换能器壳体的外表面上接近所述远端的周向槽;以及将所述塑料结合到所述换能器壳体的外表面上接近所述远端的锥形。
[0091]21.如附记19中所述的方法,其中结合进一步包括结合比所述换能器壳体具有更大的热
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