專利名稱：諧振式超聲空氣檢漏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于超聲空氣檢漏的傳感器，屬于超聲檢測傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中的超聲檢漏傳感器國內(nèi)現(xiàn)有超聲檢漏儀均工作在20KHZ頻率附近，其靈敏度較低、抗干擾差，探頭無方向性。故它們不適宜在強音頻噪聲干擾環(huán)境下微弱信號的檢漏。
國外典型超聲檢漏儀為HP Model4905A型檢測儀，它比國內(nèi)的超聲檢漏儀靈敏度高。但是它的壓電芯片并非工作在機械諧振狀態(tài)，而是由陶瓷片靜態(tài)電容與并聯(lián)一個電感線圈構(gòu)成電諧振，再經(jīng)晶體管放大后輸送給主機繼續(xù)放大。
因此，它的探頭傳感器靈敏度仍未達到強烈音頻噪聲環(huán)境下，微弱信號檢測的要求。其次HP Model4905A型的聚振能笨重，抗干擾能力還不高。方向性開角與機械放大等方面均還需進一步改善。
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高靈敏度的超聲檢漏傳感器，用于檢測強烈音頻噪聲環(huán)境中的微弱泄漏的存在及部位。
本實用新型由壓電芯片、聚能腔、屏蔽罩和阻抗轉(zhuǎn)換器組成，其特點是壓電芯片(4)采用機械諧振式結(jié)構(gòu)，它由壓電陶瓷、粘合附加物和固定架構(gòu)成，整個結(jié)構(gòu)的共振頻率為38～45KHZ。壓電芯片(4)以一定間隔(1～2mm)懸浮固定在聚能腔(3)的小截面端部，并以最短電纜引線與阻抗轉(zhuǎn)換器(4)相連接。聚能腔(3)采用聚丙烯輕質(zhì)塑料制成。阻抗轉(zhuǎn)換器(5)由高磁性材料制成的變壓器、放大器和射極跟隨器組成，把復(fù)雜的電聲四端網(wǎng)路負載轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸娮柝撦d與輸出電纜端(6)匹配。
本實用新型具有很高的靈敏度和信噪比等優(yōu)點，適合于強烈音頻噪聲場合下檢測微弱信號使用。聚能腔采用聚丙烯輕質(zhì)塑料制成，提高了成形的內(nèi)壁光潔度。為了提高縱向聚能效果及抗干擾(減小橫向耦合)效果，聚能腔的長度比現(xiàn)有技術(shù)增大一倍。由于采用諧振式壓電芯片，采用高磁性材料變壓器耦合到阻抗轉(zhuǎn)換器的輸入端，并用放大器提高增益實現(xiàn)傳輸匹配，因而使整機效果比現(xiàn)有技術(shù)的信噪比提高了4～5倍。可廣泛用于靜壓力容器或管道、充氣電纜摩擦以及電弧放電等出現(xiàn)泄漏的場合。
附圖
為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實用新型可采取如下方案實現(xiàn)，按照附圖所示的結(jié)構(gòu)，聚能腔的大頭直徑選32mm，小頭直徑取4mm，長度取125mm，金屬網(wǎng)罩(1)采用不銹鋼與橡膠鑄合一體的網(wǎng)罩，屏蔽罩(2)采用鍍鎳合金鑄成。壓電芯片由PZT，P5接收型壓電陶瓷片和固定架構(gòu)成，壓電陶瓷片的諧振頻率可選43KHZ，壓電陶瓷片的直徑可為9mm，厚度0.5mm，固定架用膠木制成，壓電陶瓷片用室溫硫化膠粘貼在膠木架上，整個壓電芯片以一定距離(1～2mm)懸浮固定在聚能腔小頭端部。為了提高聲波的接收面積，在壓電陶瓷片前端設(shè)有喇叭形錐體，該錐體可用厚度為0.1mm左右的鋁薄沖成。阻抗轉(zhuǎn)換器采用110的變壓器，放大器采用3DM3C晶體管組成，射極跟隨器采用高放大倍數(shù)的3DM3C晶體管組成。當靜壓力容器，充氣電纜或真空系統(tǒng)出現(xiàn)直徑為0.01mm至3mm的泄漏孔，壓力差大于0.5個大氣壓，距離大于3m時，氣流對孔壁摩擦產(chǎn)生超聲譜，該聲譜可達50KHZ，微弱摩擦超聲經(jīng)聚能腔放大，并與傳感器輸入聲端匹配，由壓電芯片轉(zhuǎn)變聲能為電訊號，再由阻抗轉(zhuǎn)換器把諧振電訊號傳到檢漏儀的主放大器和主濾波器，提取差頻信號，再經(jīng)音頻放大，經(jīng)喇叭(或耳機)發(fā)聲而檢測出泄漏故障的存在及其部位。
權(quán)利要求1.一種用于超聲空氣檢漏的傳感器，由壓電芯片、聚能腔、屏蔽罩和阻抗轉(zhuǎn)換器組成，其特征在于壓電芯片(1)采用機械諧振式結(jié)構(gòu)，它由壓電陶瓷、粘合附加物和固定架構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于阻抗轉(zhuǎn)換器由高磁性材料制成的變壓器、放大器和射極跟隨器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的傳感器，其特征在于壓電芯片懸浮固定在聚能腔的小截面端部，并以最短距離與阻抗轉(zhuǎn)換器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于壓電陶瓷片前端設(shè)有鋁薄沖成的喇叭形錐體。
專利摘要諧振式超聲空氣檢漏傳感器由壓電芯片、聚能腔、屏蔽罩和阻抗轉(zhuǎn)換器組成，其特點是壓電芯片采用機械諧振式結(jié)構(gòu)，它由壓電陶瓷、粘合附加物和固定架構(gòu)成；聚能腔采用聚丙烯輕質(zhì)塑料制成；阻抗轉(zhuǎn)換器由高磁性材料制成的變壓器、放大器和射極跟隨器組成。它具有靈敏度高的特點，可用于檢測強烈音頻噪聲環(huán)境中的微弱泄漏的存在及部位。
文檔編號G01N29/00GK2050972SQ89211240
公開日1990年1月10日 申請日期1989年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月24日
發(fā)明者袁易全 申請人:東南大學(xué)