CN103776497B - 一种流量计用超声波传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流量计用超声波传感器，包括由压电元件模块与虚拟压电元件模块共同组成的压电元件、壳体、底座、发声面接地电极、侧面接地电极、背面接地电极、驱动电极、接地电极引线、驱动电极引线、接地电极端子、驱动电极端子。其中工作原理是在规定截面积的流体流路上下游分别安装一个超声波传感器，上下游超声波传感器一个发出超声波、一个接收超声波，交替工作，超声波在顺逆两向传输时与流体速度有叠加，这样顺逆两向超声波传播时间就存在时间差，依次可以计算流体流速。本发明与现有技术相比，通过调整压电元件输出超声波的强度分布，改善超声波接收感度特性的非对称性，可以提高超声波流量计视察信号的信噪比（S/N），提高流量测量的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波传感器，具体地讲是一种流量计用超声波传感器。
背景技术
众所周知，超声波流量计是测量气体、液体等流体流量的装置，而超声波传感器是超声波流量计的关键件之一。当采用时差法测量流体流速时，其中工作原理是在规定截面积的流体流路上下游分别安装一个超声波传感器，上下游超声波传感器一个发射超声波、一个接收超声波，交替工作，超声波在顺逆两向传输时，其传播速度与流体速度有叠加，这样顺逆两向超声波传播时间就存在时间差，依此可以计算流体流速，进而得出流量值。
图1、图2表示的是目前采用超声波传感器测量流速的工作原理。图5是现有技术超声波传感器说明图。图1、图2中，超声波传感器某一点发出的速度为c的超声波以一定指向角θ发射，超声波呈圆盘状向超声波接收侧发射，且圆盘状的截面积由小到大。图1与图2的区别在于，图1中超声波发声方向与流体流速方向一致（顺向），图2中超声波发声方向与流体流速方向相反（逆向）。由图1、图2可知，无论流体流速方向与超声波方向是否一致，超声波到达接收侧的时间都会存在一个时间差，即，因为存在指向角θ，所以沿中心线方向的超声波到达时间要短于超声波到达周边区域的时间，且顺向时间差大于逆向时间差，层流状态比紊流状态明显。
这样，就存在以下两个问题：
（1）超声波传感器的作用是将机械能转换为电能，也就是说将脉冲形式存在的超声波信号转换成电脉冲信号，接收的能量不够集中、主要是中心部位与周边部位存在接收信号强度的差异，所以，传感器存在接收信号强度的非均匀性，就会降低接收信号的信噪比；
（2）顺、逆两向虽然都存在非均匀性，但是顺、逆两向的非均匀性不一致，这就产生了两个传感器接收信号强度的非对称性，直接影响信号发生电路与信号接收电路处理信号的效果。
图3是顺逆两向接收信号强度非对称性与非均匀性的说明图，直线表示接收信号时间差与流体流速之间的关系，曲线表示接收信号强度与流体流速之间的关系。从图3的直线可以看出其物理意义是，最左侧表明超声波到达接收面的时间差最小，最右侧表明超声波到达接收面的时间差最大。从图3中的曲线可以看出其物理意义是，最左侧表明超声波接收面接收信号强度最大，最右侧表明超声波接收面接收信号强度最小。
以上流量计用超声波传感器的缺点是，接收侧超声波传感器接收到的超声波信号强度不均匀，顺逆两向分别接收超声波信号时，两个超声波传感器接收到的信号不对称。不均匀会导致信噪比降低，不对称会增加信号处理电路的负担，这两个问题都直接影响到流量测量的精确度。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种提高接收信号对称性与均匀性，改善超声波信号信噪比，进而提高流量计检测精确度的一种新型超声波传感器。
本发明的技术任务是按以下方式实现的。
一种流量计用超声波传感器，包括压电元件、壳体、底座、粘接层、缓冲层、接地电极、驱动电极、接地电极引线、驱动电极引线、接地电极端子、驱动电极端子；所述底座上设有壳体，底座与壳体之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件、粘结层；驱动电极端子经驱动电极引线与驱动电极相连，驱动电极端子穿透出底座并与底座成一体的结构；接地电极端子经接地电极引线与接地电极相连，接地电极端子穿透出底座并与底座成一体的结构；其特征在于压电元件整体呈圆盘状，压电元件包括圆环状的压电元件模块和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于驱动电极印刷在压电元件的背面；接地电极为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极、背面接地电极、侧面接地电极，发声面接地电极印刷在压电元件的发声侧，背面接地电极印刷在压电元件的背面、位于驱动电极的同一个面，侧面接地电极印刷在压电元件的侧底面。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于接地电极端子经接地电极引线与接地电极的背面接地电极相连。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于压电元件中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块为有压电效应的压电元件模块。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块由同一种压电陶瓷材料做成。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块由不同的压电陶瓷材料做成。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块的厚度相同或者压电元件模块的厚度大于虚拟压电元件模块的厚度。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块是相互独立的模块，之间有间隙，间隙内设置有填充材料。
一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块为同一模块，之间不设填充物。
图11表示的是流体在不同速度段表现出的层流与紊流分布速度规律。v为轴心线流速，即流体最大流速，表示面流速。两者之间的关系为：
为便于叙述我们以特征更为明显的层流为例，两个超声波传感器间距为l。
顺流方向传播时，波在中间传播的时间为，沿方向传播的时间为,则：
逆流方向传播时，波在中间传播的时间为，沿方向传播的时间为,则：
由公式1、公式2可知，产生顺逆两向超声波到达接收侧传感器时间差的主要因素是因为指向角较大，图6所示，本发明将压电元件模块2a设置在外环，这就保证了接收侧传感器的接收面积，因为接收信号面积大，接收信号强度也就大，同时因为压电元件模块2a的内外径之差远远小于压电元件外径，这样就将有效接收信号角度限制在很小的一个范围内，减小了顺逆两向超声波信号到达接收侧的时间差，这样就大大改善了接收信号的非均匀性、非对称性，提高了信噪比。表1是为了说明本发明优越性的一组分析数据。
表1 线流速与接收信号时间差及接收信号强度的关系
| 线流速v(m/S) | 现有技术接收信号时间差（nS） | 本发明接收信号时间差（nS） | 现有技术接收信号强度 | 本发明接收信号强度 |
| -18.05 | 101.56 | 266.39 | 1252.55 | 477.52 |
| -16.25 | 127.07 | 275.42 | 1001.09 | 461.87 |
| -14.44 | 152.58 | 284.44 | 833.71 | 447.21 |
| -12.64 | 178.09 | 293.47 | 714.29 | 433.45 |
| -10.83 | 203.60 | 302.50 | 624.79 | 420.52 |
| -9.03 | 229.11 | 311.53 | 555.22 | 408.33 |
| -7.22 | 254.62 | 320.55 | 499.59 | 396.84 |
| -5.42 | 280.13 | 329.58 | 454.10 | 385.97 |
| -3.61 | 305.64 | 338.61 | 416.20 | 375.68 |
| -1.81 | 331.15 | 347.63 | 384.14 | 365.92 |
| 0.00 | 356.66 | 356.66 | 356.66 | 356.66 |
| 1.81 | 382.17 | 365.69 | 332.85 | 347.86 |
| 3.61 | 407.68 | 374.71 | 312.02 | 339.48 |
| 5.42 | 433.19 | 383.74 | 293.65 | 331.49 |
| 7.22 | 458.70 | 392.77 | 277.32 | 323.87 |
| 9.03 | 484.21 | 401.79 | 262.71 | 316.60 |
| 10.83 | 509.72 | 410.82 | 249.56 | 309.64 |
| 12.64 | 535.23 | 419.85 | 237.67 | 302.98 |
| 14.44 | 560.74 | 428.88 | 226.85 | 296.60 |
| 16.25 | 586.25 | 437.90 | 216.98 | 290.49 |
| 18.05 | 611.76 | 446.93 | 207.93 | 284.62 |
我们以最大值与最小值之差除以流速为零时的相应值作为相对偏差量来说明本发明的优越性。
由表1和图12可知：
现有技术接收信号时间差的相对偏差量：
本发明技术接收信号时间差的相对偏差量：
现有技术接收信号强度的相对偏差量：
本发明技术接收信号强度的相对偏差量：
上述数据说明，使用本发明技术后，接收信号时间差的相对偏差量由143%降低到51%，接收信号强度的相对由293%降低到54%，由此可见，本发明大大改善了接收信号时间差与强度的对称性和均匀性。
再如图4也同样说明两种技术的比较以及本发明的优越性，图4中虚线表示现有技术的特性，实线表示本发明技术的特性。
通过上述说明可知，本发明的有益效果是：
本发明将现有技术的压电元件分解为压电元件模块2a和虚拟压电元件模块2b，在不影响有效接收信号强度的前提下，改善了接收信号的均匀性、对称性，提高了信噪比，对保证超声波流量计的精确度具有显著意义，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是超声波发射方向与流体流动方向相同时超声波传感器发射/接收状态说明图；
图2是超声波发射方向与流体流动方向相反时超声波传感器发射/接收状态说明图；
图3是现有技术顺逆两向接收信号时间差、接收信号强度的说明图；
图4是本发明技术顺逆两向接收信号时间差、接收信号强度的说明图；
图5是现有技术超声波传感器说明图；
图6是本发明技术超声波传感器说明图；
图7是本发明技术压电元件之一的截面图与平面图；
图8是本发明技术压电元件之二的截面图与平面图
图9是本发明技术压电元件之三的截面图与平面图
图10是本发明技术压电元件之四的截面图与平面图
图11是层流与紊流分布速度比较图
图12是本发明技术与现有技术的信号时间差与信号强度的对照图
图中的标号：1.超声波传感器，2.压电元件，2a.压电元件模块，2b.虚拟压电元件模块，3.壳体，4.底座，5.粘接层，6.缓冲层，7.接地电极，7a.发声面接地电极，7b.侧面接地电极，7c.背面接地电极，8.驱动电极，9.接地电极引线，10.驱动电极引线，11.接地电极端子，12.驱动电极端子，13.填充材料。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种流量计用超声波传感器作以下详细地说明。
实施例1
本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
实施例2：
本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
实施例3：
本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
压电元件2中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块2b.为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块2a为有压电效应的压电元件模块。圆盘形虚拟压电元件模块2b不做极化处理，故无压电效应；圆环形压电元件模块2a经极化处理，故具有压电效应。
实施例4：
本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
压电元件2中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块2b.为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块2a为有压电效应的压电元件模块。圆盘形虚拟压电元件模块2b不做极化处理，故无压电效应；圆环形压电元件模块2a经极化处理，故具有压电效应。
组成压电元件2的压电元件模块2a与虚拟压电元件模块2b由同一种压电陶瓷材料做成。
实施例5：
本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
压电元件2中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块2b.为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块2a为有压电效应的压电元件模块。圆盘形虚拟压电元件模块2b不做极化处理，故无压电效应；圆环形压电元件模块2a经极化处理，故具有压电效应。
组成压电元件2的压电元件模块2a与虚拟压电元件模块2b由不同压电陶瓷材料做成。
实施例6：
如图7所示，本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
压电元件2中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块2b.为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块2a为有压电效应的压电元件模块。圆盘形虚拟压电元件模块2b不做极化处理，故无压电效应；圆环形压电元件模块2a经极化处理，故具有压电效应。
组成压电元件的压电元件模块2a与虚拟压电元件模块2b的厚度相同。
组成压电元件的压电元件模块2a与虚拟压电元件模块2b是同一模块，之间无填充材料。
实施例7：
如图8所示，如图7所示，本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
压电元件2中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块2b.为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块2a为有压电效应的压电元件模块。圆盘形虚拟压电元件模块2b不做极化处理，故无压电效应；圆环形压电元件模块2a经极化处理，故具有压电效应。
组成压电元件的压电元件模块2a的厚度大于虚拟压电元件模块2b的厚度。
组成压电元件的压电元件模块2a与虚拟压电元件模块2b是同一模块，之间无填充材料。
实施例9：
如图10所示，本发明的一种流量计用超声波传感器, 其结构包括压电元件2、壳体3、底座4、粘接层5、缓冲层6、接地电极7、驱动电极8、接地电极引线9、驱动电极引线10、接地电极端子11、驱动电极端子12；所述底座上设有壳体3，底座4与壳体3之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层6、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件2、粘结层5；驱动电极端子12经驱动电极引线10与驱动电极8相连，驱动电极端子12穿透出底座4并与底座4成一体的结构；接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7相连，接地电极端子11穿透出底座4并与底座4成一体的结构；其特征在于压电元件2整体呈圆盘状，压电元件2包括圆环状的压电元件模块2a和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块2b。
驱动电极8印刷在压电元件2的背面；接地电极7为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极7a.、侧面接地电极7b、背面接地电极7c，发声面接地电极7a印刷在压电元件2的发声侧，背面接地电极7c印刷在压电元件2的背面、位于驱动电极8的同一个面，侧面接地电极7b印刷在压电元件2的侧面。接地电极端子11经接地电极引线9与接地电极7的背面相连。
压电元件2中间位置的圆盘形虚拟压电元件模块2b.为无压电效应的圆盘形虚拟压电元件模块；压电元件周边位置的圆环状的压电元件模块2a为有压电效应的压电元件模块。圆盘形虚拟压电元件模块2b不做极化处理，故无压电效应；圆环形压电元件模块2a经极化处理，故具有压电效应。
组成压电元件的压电元件模块2a的厚度大于虚拟压电元件模块2b的厚度。
组成压电元件的压电元件模块2a与虚拟压电元件模块2b是相互独立的模块，之间有间隙，间隙内设置有填充材料。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种流量计用超声波传感器的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种流量计用超声波传感器，包括压电元件、壳体、底座、粘接层、缓冲层、接地电极、驱动电极、接地电极引线、驱动电极引线、接地电极端子、驱动电极端子；所述底座上设有壳体，底座与壳体之间形成腔体，腔体内部、从底座至壳体顺次设有缓冲层、表面设有驱动电极与接地电极的压电元件、粘结层；驱动电极端子经驱动电极引线与驱动电极相连，驱动电极端子穿透出底座并与底座成一体的结构；接地电极端子经接地电极引线与接地电极相连，接地电极端子穿透出底座并与底座成一体的结构；其特征在于压电元件整体呈圆盘状，压电元件包括圆环状的压电元件模块和其内侧圆盘状的虚拟压电元件模块，所述虚拟压电元件模块是指由压电陶瓷材料制成但不做极化处理故无压电效应，所述圆环状的压电元件模块具有压电效应。
2.根据权利要求1所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于驱动电极印刷在压电元件的背面；接地电极为弯折状，分为连为一体的发声面接地电极、背面接地电极、侧面接地电极，发声面接地电极印刷在压电元件的发声侧，背面接地电极印刷在压电元件的背面、位于驱动电极的同一个面，侧面接地电极印刷在压电元件的侧面。
3.根据权利要求2所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于接地电极端子经接地电极引线与接地电极的背面接地电极相连。
4.根据权利要求1所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块由同一种压电陶瓷材料做成。
5.根据权利要求1所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块由不同的压电陶瓷材料做成。
6.根据权利要求1所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块的厚度相同或者压电元件模块的厚度大于虚拟压电元件模块的厚度。
7.根据权利要求6所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块是相互独立的模块，之间有间隙，间隙内设置有填充材料。
8.根据权利要求6所述的一种流量计用超声波传感器，其特征在于组成压电元件的压电元件模块与虚拟压电元件模块为同一模块，之间不设填充物。
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| US10620060B2 (en) * | 2017-07-19 | 2020-04-14 | Georg Fischer Signet, LLC | Combined ultrasonic temperature and conductivity sensor assembly |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4330745C1 (de) * | 1993-09-10 | 1995-04-27 | Siemens Ag | Ultraschallwandler mit Anpaßkörper |
| CN1283779A (zh) * | 1999-08-05 | 2001-02-14 | 松下电器产业株式会社 | 超声波传感器和超声波流量计 |
| CN102265121A (zh) * | 2008-12-23 | 2011-11-30 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于在流体介质中使用的超声波换能器 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4330745C1 (de) * | 1993-09-10 | 1995-04-27 | Siemens Ag | Ultraschallwandler mit Anpaßkörper |
| CN1283779A (zh) * | 1999-08-05 | 2001-02-14 | 松下电器产业株式会社 | 超声波传感器和超声波流量计 |
| CN102265121A (zh) * | 2008-12-23 | 2011-11-30 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于在流体介质中使用的超声波换能器 |
| CN102667417A (zh) * | 2009-10-29 | 2012-09-12 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于在流体介质中使用的超声波换能器 |
| CN102297704A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于检测流动的流体介质的特性的装置 |
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