专利名称：新型超声波气体浓度测试结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波气体浓度测试结构，可在超声波气体测量装置中使用。
背景技术：
使用超声波技术测量气体浓度，具有响应速度快，成本低等优点。在测量装置中， 通常将超声波发射头和接收头安装在一个带有进出气的结构中。该结构外部由外筒和气嘴组成，内部由超声波发射头、超声波接收头、吸音体、温度传感器等组成。外筒为中空圆柱体，柱体两头分别有气嘴，供被测气体流进流出。超声波的发射波和接收波之间存在相位差，而相位差同气体浓度之间成线性关系，因此，测量出相位差，就可以计算出气体浓度。但是，超声波波速不仅随气体浓度变化而变化，还会随气体温度的变化而变化，波速的变化， 将带来相位差的变化。此外，由于超声波具有多普勒效应，气体流经超声波行进的区域内时，也会带来相位差的变化。通常，在测试结构的外筒内部，放置一个中空圆柱体形状的吸音体，吸音体直径和外筒内径一致。结构内部安装有一个热敏电阻，用来测量气体温度。超声波发射头和接收头分别位于吸音体中空部位的两端。由于只有一个热敏电阻用来测温， 而结构内部却存在温度梯度，特别是气体温度变化比较大时，测量出的温度值，会严重超前或滞后于实际温度值，带来较大的测量误差。另外，气体流经吸音体中空部位时，流量越大， 多普勒效应越明显，由此带来较大的测量误差。因此，实际应用中，准确测量气体温度和最大限度减小多普勒效应，是准确测量气体浓度关键所在。
发明内容为提高温度测量的准确性和及时性，并减小多普勒效应，本实用新型提供一种超声波气体浓度测试结构，该结构提高了温度测量的准确性和及时性，能适应各种温度变化情况，并有效减小多普勒效应，从而为准确测量气体浓度提供保障。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是测试结构由一个外筒，两个气嘴，两个导流电路板，两个传感电路板，一个吸音体，两个热敏电阻，两个长四脚金属针，两个短四脚金属针，一个超声波发射头，一个超声波接收头组成。超声波发射头和接收头分别焊接在传感电路板上，传感电路板通过四脚金属针分别焊接在导流电路板上，热敏电阻分别焊接在导流电路板上，气嘴分别安装在导流电路板上，导流电路板分别安装在外筒内部两侧，吸音体套在超声波传感头上，不与外筒内壁接触，留有空隙，外筒两侧使用密封胶密封。外筒为中空圆柱体结构，采用工程塑料，其内部为中段内径小，两边内径大的轴向通孔。两侧内孔和中段内孔的结合部为环状平台，为导流电路板提供固定支撑结构。吸音体为带通孔的圆柱体，采用中密度的发泡海绵制成，通孔内径同超声波发射头、接收头的外径一致，外径小于外筒内径，长度为两个传感电路板之间的距离。传感电路板为圆形，直径等于吸音体外径，正面中心焊接超声波发射头或接收头，超声波发射头和接收头旁边各焊接一个热敏电阻，传感电路板两侧平行分列四个焊孔。导流电路板为圆形，直径大于传感电路板，等于外筒两侧内孔直径。中心为通孔， 可将气嘴插在其中。通过四组四脚金属针，将传感电路板和导流电路板两两焊接为一体，其中两组长四脚金属针通过传感电路板上的铜箔走线，分别将超声波发射头、接收头、热敏电阻电连接，其作用相同，位置对称。另两组短四脚金属针只起固定作用。吸音体套在超声波发射头和接收头上面，与外筒内壁之间留有空隙。气嘴垂直插在导流电路板上中心通孔中。导流电路板放置在外筒内部两侧的环形平台上，使用密封胶将外筒、导流电路板和气嘴一并粘接密封。本实用新型的有益效果是，利用新型超声波气体浓度测试结构，能适应各种温度变化情况，并减小多普勒效应，准确测量气体浓度，结构简单，容易装配，体积小，重量轻，成本低。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理图。图2是一个实施例的测试结构外观图。图3是一个实施例的单元结构装配外观图。图4是一个实施例的测试结构轴向装配剖面图。图中，1.外筒，2.吸音体，3A.传感电路板，3B.传感电路板，4A.导流电路板， 4B.导流电路板，5A.气嘴，5B.气嘴，6A.四脚金属针，6B.四脚金属针，6C.四脚金属针， 6D.四脚金属针，7A.密封胶，7B.密封胶，8A.热敏电阻，8B.热敏电阻，9.超声波发射头， 10.超声波接收头。
具体实施方式
图3中，超声波发射头(9)焊接在传感电路板(3A)的中心处，超声波接收头(10) 焊接在传感电路板(3B)的中心处，热敏电阻(8A)、热敏电阻(8B)分别焊接在传感电路板 (3A)、传感电路板(3B)上，保持和传感电路板垂直，高度控制在超声波发射头(9)或超声波接收头(10)高度的2倍位置。四脚金属针(6A)和四脚金属针(6C)两头分别插入传感电路板(3A)和导流电路板(4A)中，使传感电路板(3A)和导流电路板(4A)紧贴四脚金属针 (6A)和四脚金属针(6C)的塑料基座上，并将四脚金属针(6A)和四脚金属针(6C)焊接在传感电路板(3A)和导流电路板(4A)。四脚金属针(6B)和四脚金属针(6D)两头分别插入传感电路板(3B)和导流电路板GB)中，使传感电路板(3B)和导流电路板GB)紧贴四脚金属针(6B)和四脚金属针(6D)的塑料基座上，并将四脚金属针(6B)和四脚金属针(6D)焊接在传感电路板(3B)和导流电路板GB)。在图4中，将图3中的1个单元结构先装入外筒⑴中，使导流电路板(4A)或导流电路板GB)搭接在外筒(1)的环形平台上，将吸音体( 送入外筒(1)中，并使其通孔套在超声波发射头(9)或超声波接收头(10)上面，再将另一个图3中的单元结构放入外筒(1)的环形平台上，并使超声波发射头(9)或超声波接收头(10)插入到吸音体O)的通孔中，分别将气嘴(A)和气嘴(B)垂直插入到导流电路板(4A)或导流电路板GB)的通孔中，。 最后，使用密封胶(7A)和密封胶(7B)分别灌入到外筒(1)两侧进行密封。
权利要求1.一种新型超声波气体浓度测试结构，其特征是测试结构由一个外筒，两个气嘴，两个导流电路板，两个传感电路板，一个吸音体，两个热敏电阻，两个长四脚金属针，两个短四脚金属针，一个超声波发射头，一个超声波接收头组成，其中，超声波发射头和接收头分别焊接在传感电路板上，传感电路板通过四脚金属针分别焊接在导流电路板上，热敏电阻分别焊接在导流电路板上，气嘴分别安装在导流电路板上，导流电路板分别安装在外筒内部两侧，吸音体套在超声波传感头上，不与外筒内壁接触，留有空隙，外筒两侧使用密封胶密封。
2.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是外筒为中空圆柱体结构，采用工程塑料，其内部为中段内径小，两边内径大的轴向通孔，两侧内孔和中段内孔的结合部为环状平台，为导流电路板提供固定支撑结构。
3.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是吸音体为带通孔的圆柱体，采用中密度的发泡海绵制成，通孔内径同超声波发射头、接收头的外径一致，外径小于外筒内径，长度为两个传感电路板之间的距离。
4.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是传感电路板为圆形，直径等于吸音体外径，正面中心焊接超声波发射头或接收头，超声波发射头和接收头旁边各焊接一个热敏电阻，传感电路板两侧平行分列四个焊孔。
5.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是导流电路板为圆形，直径大于传感电路板，等于外筒两侧内孔直径，中心为通孔，可将气嘴插在其中。
6.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是通过四组四脚金属针， 将传感电路板和导流电路板两两焊接为一体，其中两组长四脚金属针通过传感电路板上的铜箔走线，分别将超声波发射头、接收头、热敏电阻电连接，其作用相同，位置对称，另两组短四脚金属针只起固定作用。
7.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是吸音体套在超声波发射头和接收头上面，与外筒内壁之间留有空隙。
8.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是气嘴垂直插在导流电路板上中心通孔中。
9.根据权利要求1所述的超声波气体浓度测试结构，其特征是导流电路板放置在外筒内部两侧的环形平台上，使用密封胶将外筒、导流电路板和气嘴一并粘接密封。
专利摘要一种能适应各种温度变化情况并有效减小多普勒效应的超声波气体浓度测试结构，由一个外筒，两个气嘴，两个导流电路板，两个传感电路板，一个吸音体，两个热敏电阻，两个长四脚金属针，两个短四脚金属针，一个超声波发射头，一个超声波接收头组成，其中，超声波发射头和接收头分别焊接在传感电路板上，传感电路板通过四脚金属针分别焊接在导流电路板上，热敏电阻分别焊接在导流电路板上，气嘴分别安装在导流电路板上，导流电路板分别安装在外筒内部两侧，吸音体套在超声波传感头上，不与外筒内壁接触，留有空隙，外筒两侧使用密封胶密封。该结构提高了温度测量的准确性和及时性，能适应各种温度变化情况，并有效减小多普勒效应，从而为准确测量气体浓度提供保障。
文档编号G01N29/22GK202049135SQ20112011920
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者孙豫川, 李智浩 申请人:成都敏博科技有限公司