超声波流量传感器原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种超声波流量传感器。该专利由寿光市飞田电子有限公司申请，并于2018年1月9日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及检测装置技术领域，特别涉及一种超声波流量传感器。

发明背景

现有的超声波传感器为外开角传感器，其声波距离越长波束越大越散就会在管段内形成杂波而这些杂波不好分辨也难处理给测量带来不确定性。而且现有的超声波传感器多数采用胶粘结构，由于胶的老化快而且不能解决各部件膨胀系数带来的剪切力，所以冷热变化很快就会脱胶从而让传感器失灵。

这个新型传感器所用的材料可以根据使用的环境来确定外壳材料，如果使用环境是高温就采用金属外壳，如果使用环境不恶劣可以采用peek或ppsu或pps等工程塑料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能将超声波的波束聚焦，波束不会发散，而且不会因为冷热变化而失灵的超声波流量传感器。

为解决上述问题，本发明所提供的技术方案为：一种超声波流量传感器，包括外壳、负极导电件、超声波芯片、弹簧和线路板，外壳包括发射端和安装端，发射端的端部开设有圆弧型的凹槽，安装端开设有安装槽，安装槽内依次设置超声波芯片、弹簧和线路板，超声波芯片与安装槽的底壁之间设置有导声液，负极导电件的一端延伸到导声液中，负极导电件的另一端与导线连接，弹簧与导线电连接，安装槽的开口处设置有将负极导电件、超声波芯片、弹簧和线路板密封的密封胶，导线一端延伸出密封胶外侧。

作为一种优选的实施例，安装槽包括第一容纳槽和第二容纳槽，超声波芯片设置在第一容纳槽中，线路板固定在第二容纳槽中。线路板的上开设有负极导电件和弹簧或导线通过的通孔。线路板的边沿对称设置有至少两个固定部，第二容纳槽的侧壁上对应固定部开设有放置槽和固定槽，放置槽、固定槽和固定部配合工作将线路板固定在第二容纳槽中。负极导电件的一端为延伸部，另一端为连接部，延伸部延伸到导声液中，连接部设置在线路板外侧，并与导线连接。外壳的外壁上对称开设有两个凹槽。

本发明的有益效果为：采用内开角式，利用凹面聚焦原理形成波束聚焦，在一定距离上把波束形成一个圆点，提高了有效波，减少了管段内杂波的形成，控制了扰流，降低了压损形成，使其完美流畅，给后期水表测量奠定基础。本发明超声波芯片不用胶粘剂和外壳粘合而是用耦合剂耦合芯片前端用金属的负极导电件将负极导出，后端用弹簧将超声波芯片顶压住并将正极导出让超声波芯片和外壳形成一体带动外壳发射面发射声波。这种结构有利于各部件的自由形变，很好的解决了各部件膨胀系数不同带来的剪切力，从而让传感器更稳定更有效的工作。