专利名称：置有泡沫塑料匹配层的换能器的制作方法
技术领域：
置有泡沫塑料匹配层的换能器，涉及换能器的制作技术，用于气体超声流量计对 有压气体进行测量。
背景技术：
在超声工程中，由于两种介质声阻抗失配而造成声传播困难的情况经常发生。气体 超声流量计中使用的换能器上的前盖板所用材料一般是物化性能稳定的轻金属(如 铝)，这种轻金属和被测的管道气体的声阻抗相差较大，由于阻抗的显著差异不仅会降 低界面透射系数，而且使换能器压电晶片以高Q值谐振，频带窄而脉冲长，从而严重影 响测量仪探头的发射接收灵敏度和轴向分辨率，以及信息的丰富程度。为了得到较好的 探头的信号灵敏度，常常在失配严重的介质间采用设置匹配层的方法来实现声阻抗过渡 以得到较好的测量效果。目前换能器常用的匹配层为软木、聚酯板材等，但是这类材料 的匹配层存在易变形、易受温度、压力变化的影响，且容易被腐蚀、污染等缺点，会严 重影响气体超声流量计的測量结果。尤其是测量有压气体，如天然气或其他管道气体， 由于管道气体中常含有杂质(煤焦油、水分等)，现场也有温度、压力要求，所以采用 这类匹配层的换能器已不能用于气体超声流量计对有压气体进行测量。
发明内容
针对现有的超声换能器匹配层的不足，本实用新型提供一种结构简单、性能可靠， 占用空间小、外形美观，測量效果好的置有泡沫塑料匹配层的换能器。
本实用新型换能器采用的泡沫塑料匹配层是利用高分子发泡材料将纳米级的真空 玻璃珠经过发泡变成固体物而制成，其物理稳定性在3000米水深下不变形，且吸水 率小于2%;密度为0.5-0.55g/cm、声速为800m/s,声阻抗率为0,4X lO^a snf1,这种 泡沫塑料可大大降低声波在气体中的衰减，并成倍提高换能器信号的灵敏度，可在PH 值在4 10范围内的腐蚀性气体中安全使用。
本实用新型换能器是这样制成的根据换能器频率、信号要求选择厚度2 6mm的 泡沫塑料匹配层，泡沫塑料匹配层的直径要求与换能器前盖板的端面直径一致，通过粘 结剂粘贴在换能器的前盖板上。
本实用新型的优点在于:泡沫塑料匹配层的性能可靠、结构简单，占用空间小、外 形美观；可以实现在管道内-25'C 551C工况温度下对有压气体的流量测量，并且匹配层不易变形，不易被腐蚀、污染，能有效降低声波在气体中的衰减，提高超声换能器信 号的灵敏度。 附團说明
附图
是本实用新型实施例示意图，图中
压电晶片部分l,前盖板2，泡沫塑料匹配层3，环氧树脂4。
具体实施方式
本实用新型换能器首先根据频率、信号的要求选择厚度2 6mrn的泡沫塑料匹配层 3,然后通过环氧树脂固定粘结在前盖板2上而成。其制作步骤如下，
1. 将换能器的前盖板2的端面用无水乙醇擦拭干净，均匀地抹上薄薄一层环氧树
脂4;
2. 与前盖板2相结合的泡沫塑料匹配层3的端面用无水乙醇擦拭干净，均匀地抹 上薄薄一层环氧树脂4;
3. 将抹好环氧树脂4的换能器的前盖板2与泡沫塑料匹配层3对准紧密贴合；
4. 贴好后，在泡沫塑料匹配层3暴露在外的周边面用无水乙醇擦拭干净均匀地抹 上薄薄一层环氧树脂4封边；
5. 将贴好泡沫塑料匹配层3的换能器放入烘箱中在60'C下烘烤半小时，待环氧树
脂4固化后，制成置有泡沫塑料匹sa层的换能器，用于声程较大、对换能器信号灵敏度
要求较高的超声流量计对有压气体流量的测量中。
如下附表以必28的换能器为例，给出采用泡沬塑料匹配层前后，在不同温度下所测 的波形幅度的数据。 附表
序号匹配层温度 ('C)首波 (V)次波(V)三波(v)峰值(v)频率 (KHz)
1未加200.441.242.365.5666.13
加4ram厚200.881.844.3212.7273.邻
2未加-250.481.443,128.2456.81
加4nm厚-250.642.004.0010.8071.83
3未加400.361.041.845,4466.糾
加4咖厚400.641.923.9210.6472.25
4未加550.321.441.527.2867.93
加4咖厚550.641.763.528.0071.8权利要求1. 置有泡沫塑料匹配层的换能器，由压电晶片(1)，前盖板(2)，泡沫塑料匹配层(3)，环氧树脂(4)构成，其特征在于泡沫塑料匹配层(3)由粘结剂粘结固定在换能器的前盖板(2)上。
2. 根据权利要求1所述的换能器，其特征在于泡沫塑料匹配层(3)是用高分于 发泡材料将纳米级的真空玻璃珠经过发泡而制成，其吸水率小于2%,密度为 0.5-0.55g/cm3，声速为800m/s,声阻抗率为0. 4X l(fPa sm一1。
专利摘要置有泡沫塑料匹配层的换能器，涉及换能器的制作技术，用于气体超声流量计对有压气体的测量。本实用新型的泡沫塑料匹配层采用高分子发泡材料将纳米级的真空玻璃珠经发泡而制成，由粘结剂粘结在在前盖板(2)上，泡沫塑料匹配层的性能可靠、占用空间小、外形美观，不易变形，不易被腐蚀、污染，能有效降低声波在气体中的衰减，提高换能器信号的灵敏度，采用本实用新型换能器的气体超声流量计能对有压气体进行测量。
文档编号G01F1/66GK201251459SQ20082015230
公开日2009年6月3日 申请日期2008年8月25日 优先权日2008年8月25日
发明者朱绍华, 石泓然 申请人:上海维思仪器仪表有限公司