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技術領域

本發明涉及一種壓電陶瓷片的改進，具體地說是一種超聲波熱量表超聲波換能器用嵌固極面壓電陶瓷片。

背景技術

壓電陶瓷片是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。當交電電壓作用于壓電陶瓷片時，就會隨電壓和頻率的變化產生機械變形。另一方面，當振動壓電陶瓷片時，則會產生一個電荷。利用這一原理，當給由壓電陶瓷片構成的振動器施加一個電信號時，就會因彎曲振動發射出超聲波。相反，當向振動器施加超聲振動時，就會產生一個電信號，基于以上作用，便可以將壓電陶瓷用作超聲波熱量表超聲波傳感器。

超聲波熱量表是一種熱計量裝置，用于測量及顯示水流經熱交換系統所釋放或吸收熱能量的儀表，其流量測量采用超聲波原理，超聲波換能器是其超聲信號采集的核心部件，而壓電陶瓷片則是超聲波換能器的核心部件。

所述的超聲波換能器包括密封的圓形換能器外殼、圓形壓電陶瓷片、聲匹配材料層、圓形的信號處理板和密封層，圓形壓電陶瓷片的負極面和正極面均為光滑的平面，在圓形壓電陶瓷片的負極面貼合粘結上聲匹配材料層，在圓形壓電陶瓷片的正極面貼合粘結上圓形的信號處理板。這種超聲波換能器所使用的圓形壓電陶瓷片的不足在于：一是由于壓電陶瓷片的負極面的光滑度很高，與聲匹配材料層為貼合粘接，結和面小，無相互嵌入的拉力，所以壓電陶瓷片負極面與聲匹配材料層粘接不牢固；同理，由于壓電陶瓷片的正極面也是光滑的平面，所以壓電陶瓷片的正極面與圓形的信號處理板粘接也不牢固；二是由于超聲波熱量表使用的階段性，應用于超聲波熱量表上的超聲波換能器直接接觸管道供暖介質，即供暖期的高溫水，在非供暖期間供暖介質處于常溫狀態，使超聲波換能器經常會處于冷熱交替過程中，這種環境條件，則要求壓電陶瓷片與聲匹配材料層和信號處理板粘接牢固，如果粘結不牢固，可導致壓電陶瓷片與聲匹配材料層或信號處理板分離，從而使超聲波換能器無法發射和接受超聲波信號，降低聲傳遞性能，繼而影響超聲波熱量表的正常運行和計量精度。經過檢索，目前的超聲波換能器用壓電陶瓷片的負極面和正極面均沒有與聲匹配材料層或信號處理板粘結劑相互嵌固、以增加粘結面積和強度的報導。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高壓電陶瓷片與聲匹配材料層和信號處理板粘結力、提高聲傳遞性能、確保超聲波換能器正常發射和接受超聲波信號、繼而提高超聲波熱量表計量精度的超聲波熱量表超聲波換能器用嵌固極面壓電陶瓷片。

為了達到以上目的，本發明所采用的技術方案是：該超聲波熱量表超聲波換能器用嵌固極面壓電陶瓷片，包括壓電陶瓷片本體，壓電陶瓷片本體為圓形，其直徑為6.0-16.0mm，厚度為1.0-3.0?mm，其特征在于：所述的壓電陶瓷片本體的負極面設有聲匹配材料層嵌入凹穴；所述的壓電陶瓷片本體的正極面設有信號處理板粘結層嵌入凹穴。

本發明還通過如下措施實施：所述的壓電陶瓷片本體的聲匹配材料層嵌入凹穴和信號處理板粘結層嵌入凹的深度均為1.6-2.5um，成行、成列排列，橫向間距為1-2?mm，縱向間距為1-2?mm；

所述的壓電陶瓷片本體的信號處理板粘結層嵌入凹穴與壓電陶瓷片本體的聲匹配材料層嵌入凹穴的排列位置及深度相對應一致；

所述的壓電陶瓷片本體的信號處理板粘結層嵌入凹穴與壓電陶瓷片本體的聲匹配材料層嵌入凹穴的排列位置交錯排列，信號處理板粘結層嵌入凹穴的深度與聲匹配材料層嵌入凹穴的深度不一致；

所述的聲匹配材料層嵌入凹穴和信號處理板粘結層嵌入凹穴的成型方法為等離子刻蝕、高壓離子刻蝕、高密度離子刻蝕、反應離子刻蝕中的一種。

用本發明生產的超聲波換能器，裝入超聲波熱量表后，與原有的超聲波熱量表相比：長期使用的穩定性提高了30-35%，使用壽命提高了30-40%。

本發明的有益效果在于：與目前超聲波熱量表超聲波換能器使用的壓電陶瓷片相比，由于在壓電陶瓷片的負極面和正極面均設有等距排列的凹穴，可大幅度的提高結合面積，提高相互嵌入的結合拉力，所以，能使壓電陶瓷片與聲匹配材料層和信號處理板粘結層嵌入固定，使其固定牢固，并具有一定的柔性，從而確保超聲波換能器正常發射和接受超聲波信號，提高了超聲波換能器耐高低溫、耐老化的能力，同時也提高了超聲波熱量表計量精度和使用壽命。

附圖說明

圖1為發明的結構俯視示意圖；

圖2為發明的結構沿A-A剖視示意圖；

圖3為發明的應用狀態剖視示意圖。