技术领域
[0001] 本
发明属于
超声波换能器性能测试设备技术领域，具体涉及一种超声波换能器性能测试的检测台。
背景技术
[0002] 超声波流量计(液体、气体)是由时差
电路及
软件、换能器及与换能器安装相关的管路结构等三大部分组成。随着通用时差测量芯片技术与管段
水流无阻结构和换能器安装
定位、密封结构的不断完善，在超声波流量计生产过程中，超声波换能器的性能指标及其测试水平已成为提高超声波流量计总体技术指标的关键环节。
[0003] 超声波换能器安装在流量计中起到精准时差计算的作用，由于生产加工的误差以及安装过程中产生的误差，必然会导致对射的两个换能器之间会产生
位置上和
角度上的偏移误差。偏移误差又势必会对一对对射的换能器之间的
信号的发射与接收的幅值与
波形产生一定的影响，从而会严重影响流量计的计量。但是，对于位置和角度的偏差会对换能器产生怎样的影响，没有具体量化的数据，也没有相关的专用设备来进行测试，成为制约流量计计量水平提高的短板。
[0004] 根据超声波在介质中传播的方程可以计算出：平均声能
密度(单位体积中的声
能量)： 其中，Pe为有效声压，ρ为介质的密度，c为声速， 其中，P0为换能器发出的超声波的初始声压，α为超声波在介质中的衰减系数，x为两换能器之间的距离，可以看出，随着换能器之间距离x的增加，超声波的平均声能密度 会随之减小，从而影响换能器接收信号的幅值，在一定范围内，两换能器之间的距离越远，换能器接受到的信号幅值就越小。接收面的平均声能量为 其中β为两换能器接收面之间夹角，可以看出，随着两换能器接收面之间夹角增大，会使换能器有效接收面积减小，从而影响换能器接收信号的幅值，在一定范围内，两换能器接收面之间的夹角越大，有效接收面积就越小，换能器接收到的信号的幅值就越小。实验说明，两换能器之间的距离达到300mm时，当两换能器接收面之间夹角偏差1°时，换能器信号接收端的信号幅值衰减很大，其首波几乎无法准确识别。
[0005] 可见，建立的标准的换能器性能检测台，能够为换能器的距离、角度与能量的关系提供有效的数据，具有重要的意义。
发明内容
[0006] 针对
现有技术中对于位置和角度的偏差会对换能器产生的影响，没有具体量化的数据，也没有相关的专用设备来进行测试这几个制约流量计计量水平提高的问题，提供了一种超声波换能器性能测试的检测台。
[0007] 一种超声波换能器性能测试的检测台，包括角度调整装置、距离调整装置、检测台
支架和直线滑动机构，
[0008] 所述角度调整装置包括固定棒和固定棒
法兰，所述固定棒法兰套装于固定棒的上端，所述固定棒的下端用于安装固定换能器，所述固定棒可相对于固定棒法兰转动；
[0009] 所述距离调整装置包括滑动台架、滑动棒法兰、滑动棒和滑动机构，所述滑动棒法兰设置于滑动台架上，所述滑动棒上端插入滑动台架和滑动棒法兰孔中，所述滑动棒的下端用于安装固定换能器，在滑动机构的作用下滑动棒在滑动棒法兰中沿自身轴线方向上下滑动；
[0010] 优选的，所述滑动机构包括
丝杠套管和丝杠，所述丝杠垂直的可转动的设置于滑动台架上，所述滑动棒上端贯穿滑动台架和滑动棒法兰并突露于滑动棒法兰的外侧，所述丝杠套管一端与丝杠传动连接，另一端与滑动棒的上端连接。
[0011] 所述距离调整装置通过直线滑动机构设置于检测台支架上，在直线滑动机构的作用下，距离调整装置整体可在检测台支架直线滑动以增大或减小固定棒和滑动棒上安装的一对换能器之间的对射声程；
[0012] 所述固定棒法兰安装于检测台支架上。
[0013] 优选的，所述超声波换能器性能测试的检测台，所述直线滑动机构包括相互适配的滑轨和滑
块,所述滑轨铺设于检测台支架的上端面上，所述滑块安装于滑动台架的下侧。
[0014] 在上述方案的
基础上，所述超声波换能器性能测试的检测台，还包括定位检测销，所述滑动棒上开设第一定位检测孔，所述固定棒上开设第二定位检测孔。
[0015] 在上述方案的基础上，所述超声波换能器性能测试的检测台，还包括介质容器，所述滑动棒和固定棒的下端深入介质容器中。
[0016] 优选的，超声波换能器性能测试的检测台，所述滑轨上铺设有刻度尺。
[0017] 在上述方案的基础上，所述超声波换能器性能测试的检测台，所述检测台支架的左侧设置步进
电机，所述步进电机的
输出轴安装有驱动
同步带轮，所述检测台支架的右侧安装有从动同步带轮，同步带与驱动同步带轮、从动同步带轮传动连接并与距离调整装置固定连接。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 1.可实现在空气或水中不同性能换能器的实际静态数据的检测，换能器之间距离从0到所需检测最大距离(如200mm)值之间任何一个可读距离点下的信号性能指标的检测；
[0020] 2.本发明还可在某检测距离情况下，对一组换能器的发射端进行角度旋转，实现对换能器在某确定距离下，任意可读角度的指标参数检测，使得对换能器平面波的
指向性参数检测更全面；
[0021] 3.让一对对射式的换能器接收端，上或下平行错开一定距离，在这种情况下对其信号指标进行检测，判断其信号发射角度与幅值间的关系。
附图说明
[0022] 图1为本发明一
实施例的整体结构示意图；
[0023] 图2为图1的俯视图；
[0024] 图3为本发明一实施例角度调整装置结构示意图；
[0025] 图4为图3的俯视图；
[0026] 图5为本发明一实施例换能器安装块的示意图；
[0027] 图6为图5的右视图；
[0028] 图7为本发明一实施例距离调整装置俯视图；
[0029] 图8为图7中沿A截面的剖视图；
[0030] 图9为图7中沿B截面的剖视图；
[0031] 图10为图7中沿C截面的剖视图。
具体实施方式
[0032] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案做进一步说明。
[0033] 如图1所示，一种超声波换能器性能测试的检测台，包括角度调整装置1、距离调整装置2、检测台支架31和直线滑动机构，
[0034] 如图3所示，所述角度调整装置1包括固定棒13和固定棒法兰12，所述固定棒法兰12套装于固定棒13的上端，所述固定棒13的下端用于安装固定换能器，所述固定棒13可相对于固定棒法兰12转动；
[0035] 如图8所示，所述距离调整装置2包括滑动台架21、滑动棒法兰27、滑动棒28和滑动机构，所述滑动棒法兰27设置于滑动台架1上，所述滑动棒28上端插入滑动台架21和滑动棒法兰27孔中并且贯穿滑动台架21和滑动棒法兰28凸露于滑动棒法兰28的外侧，所述滑动棒28的下端用于安装固定换能器，在滑动机构的作用下滑动棒28在滑动棒法兰27中沿自身轴线方向上下滑动；
[0036] 如图1所示，所述距离调整装置2通过直线滑动机构设置于检测台支架31上，在直线滑动机构的作用下，距离调整装置2整体可在检测台支架31直线滑动以增大或减小固定棒13和滑动棒28上安装的一对换能器之间的对射声程；所述固定棒法兰12安装于检测台支架31上。
[0037] 如图1、9所示，优选的，所述直线滑动机构包括相互适配的滑轨32和滑块211,所述滑轨32铺设于检测台支架31的上端面上，所述滑块211安装于滑动台架21的下侧。
[0038] 如图1所示，为超声波换能器性能测试的检测台，图中滑动棒28和固定棒13的下端分别安装固定待检测的一对换能器，在检测过程中，该检测台可以从几个方面来变换换能器之间的位置关系，第一，在直线滑动机构的作用下距离调整装置2可以整体在检测台支架31的滑轨32上向左或者向右滑动，来调整一对对射换能器之间的对射距离；第二，距离调整装置2可以使滑动棒28向上或向下滑动，使的其下端的换能器和固定棒13下端的换能器向上或向下的平行错开一定距离；第三，角度调整装置1的固定棒13可相对于固定法兰12转动，使其固定的换能器的360度的角度旋转。通过上述的多种位置关系的变换，可以模拟换能器在流量计的安装固定的所有情形，可以全面的检测换能器的信号性能指标(例如幅值)与其距离和角度的位置变化之间的关系，为流量计的设计提供可靠的依据。
[0039] 如图3、8所示，为了方便超声波换能器性能测试的检测台在开始使用时准备工作的初始位置的调零，所述超声波换能器性能测试的检测台还包括定位检测销6，所述滑动棒28上开设第一定位检测孔28-1，所述固定棒13上开设第二定位检测孔13-2。具体使用方法，如图1所示，调整固定棒13的角度位置和滑动棒28的上下位置，使定位检测销6的两端分别插入第一定位检测孔28-1和第二定位检测孔13-2中，此时的位置作为待检测的一对换能器的初始位置，其水平方向平行一致，角度相互正对对射，完成初始调零操作。
[0040] 如图1所示，为了检测换能器在不同的介质中的性能，所述超声波换能器性能测试的检测台还包括介质容器5，所述滑动棒28和固定棒13的下端深入介质容器5中。介质容器5中可以存放水、油等各种介质，还可以是固体介质，对换能器的性能进行检测。
[0041] 如图1所示，为了方便控制两换能器之间的距离，所述滑轨32上铺设有刻度尺33。
[0042] 如图1所示，为了方便距离调整装置2在滑轨32上的左右移动，所述检测台支架31的左侧设置步进电机34，所述步进电机34的输出轴安装有驱动同步带轮35，所述检测台支架31的右侧安装有从动同步带轮36，同步带37与驱动同步带轮35、从动同步带轮36传动连接并与距离调整装置2固定连接。
[0043] 通过PLC编程的步进电机传动带动距离调整装置2在滑轨32上左右移动，可实现自动控制，减轻了劳动强度，简单方便，高效。
[0044] 如图3所示，在换能器性能测试的时候，需要对换能器进行各个角度的测试，固定棒法兰12用于与检测台设备固定安装，通过固定棒13的旋转，对检测换能器的角度旋转，实现对换能器在某确定距离下，任意可读角度的指标参数检测，使得对传换能器平面波的指向性参数检测更全面。
[0045] 对角度调整装置1的进一步细化说明：
[0046] 如图3所示，为了方便固定棒13的旋转，所述固定棒13的上端设置有
外延大于固定棒法兰12的内孔的上盖板11，所述上盖板11上设置有
手柄11-2。如图3所示，上盖板11位于固定棒法兰的上端面，通过
螺栓11-1与固定棒13可拆卸连接，使得固定棒13不会向下移动，手柄11-2通过
螺纹连接的形式与上盖板11可拆卸连接。在需要旋转固定棒13的时候，就可以通过手摇手柄11-2来完成，方便操作。
[0047] 如图3所示，为了方便换能器角度变换后的固定，第一紧固螺钉12-1设置于固定棒法兰12上开设的螺纹通孔中，其末端穿过固定棒法兰12的壁顶紧固定棒13。如图3所示，当固定棒13调整到合适位置后，此时拧紧第一紧固螺钉12-1使其顶紧固定棒13，固定固定棒13和固定棒法兰12的位置，防止固定棒13再次发生旋转。
[0048] 如图3所示，为了方便对于旋转角度的量上的控制，所述用于超声波换能器能测试的检测台的角度调整装置还包括刻度盘17，所述刻度盘17为圆环形，安装于固定棒法兰12的上端。如图3所示，上盖板11和刻度盘17相邻，在上盖板11上刻画
指针，通过手摇手柄使上盖板旋转从而使指针在刻度盘17上的移动可以得到固定棒13的旋转的角度数值，使性能测试更加全面准确。
[0049] 如图3所示，为了方便固定棒13的角度值的调零操作，所述固定棒法兰12上端圆周去除材料形成一个与刻度盘17相适配的外圆和一个台阶面，所述刻度盘17套装于固定棒法兰12的上端，其下端面贴合与台阶面上，第二紧固螺钉17-1设置于刻度盘17上开设螺纹通孔中。如图3所示，在换能器角度调零的过程中，转动固定棒13到合适位置后，此时首先拧紧第一紧固螺钉12-1固定固定棒13的位置，然后，旋转刻度盘17，使其零点位置与上盖板11上指针相对应，再拧紧第二紧固螺钉17-1来固定刻度盘17在固定棒法兰12上的位置，完成调零操作。
[0050] 如图5、6所示，为了方便对于多种规格的换能器的性能的测试，所述用于超声波换能器性能测试的检测台的角度调整装置还包括换能器安装块14，所述换能器安装块14上设置有换能器安装孔14-3，所述固定棒13的下端开设用于容置换能器安装块14的孔。如图3、4、5和图6所示，换能器安装于换能器安装块14中，换能器安装块14安装于固定棒13的下端开设的孔中，这样带来的好处是，可以针对多种规格的换能器制作一系列的外形尺寸一致的但换能器安装孔14-3尺寸各异的换能器安装块14，在针对不同规格的换能器检测的时候，只需要更换换能器安装块14就可以了。优选的，换能器安装块14上开设有通孔14-2，通过第三紧固螺钉14-1与固定棒13可拆卸连接，第四紧固螺钉13-1与固定棒13
螺纹连接并顶紧固定换能器安装块14的下端面。换能器通过螺栓、
压板15和
垫片16安装于换能器安装孔
14-3中，同时，一个换能器安装块14上可以开设多个换能器安装孔14-3。
[0051] 对距离调整装置2进一步细化说明：
[0052] 如图7、8所示，优选的，所述滑动机构包括丝杠套管22和丝杠23，所述丝杠23垂直的可转动的设置于滑动台架21上，所述滑动棒28上端贯穿滑动台架21和滑动棒法兰27并凸露于滑动棒法兰27的外侧，所述丝杠套管22一端与丝杠23传动连接(组成滚珠丝杠副)，另一端与滑动棒28的上端连接。
[0053] 如图6、7所示，滑动台架21为板形零件，丝杠23、滑动棒法兰27安装于滑动台架21的上侧，滑动棒28从滑动台架21的下侧往上贯穿滑动台架21和滑动棒法兰27。滑动棒法兰27相当于直线
轴承。滑动棒28的下端用于安装固定换能器，在进行换能器性能测试的过程中，需要让一对对射式的换能器接收端，向上或向下平行错开一定距离，在这种情况下对其信号指标进行检测，判断其信号发射角度与幅值间的关系。此时，只需要旋转丝杠23，通过丝杠23与丝杠套管22的传动关系，带动丝杠套管22在丝杠23上向上或向下运动，从而带动滑动棒28在滑动棒法兰27中向上或向下滑动，从而使换能器平行错开一定距离，进行性能的检测。
[0054] 如图8所示，为了方便对滑动棒28上下位置的固定，第五紧固螺钉27-1设置于滑动棒法兰27
侧壁上开设的
螺纹孔中。如图7所示，第五紧固螺钉27-1贯穿滑动棒法兰27的侧壁，末端顶紧滑动棒28，在移动滑动棒28到合适位置后，此时拧紧第五紧固螺钉27-1将滑动棒28固定于滑动棒法兰27中，防止其上下滑动。
[0055] 如图8所示，所述滑动棒法兰27上端设置有一外延大于滑动棒法兰27内径的上盖板26，所述滑动棒法兰27侧面设置螺纹通孔,螺纹通孔中螺纹连接有限位螺丝，所述限位螺丝的端部插入滑动棒上开设的
键槽中，防止滑动棒28向下移动。
[0056] 如图9所示，所述用于超声波换能器性能测试的检测台距离调整装置还包括丝杠支架24，所述丝杠支架24设置于滑动台架21上，所述丝杠支架24的上侧安装有上带座轴承291，所述滑动台架21的下侧安装有下带座轴承292，所述丝杠23下端贯穿滑动台架21插入下带座轴承292中，所述丝杠23的上端贯穿丝杠支架24插入上带座轴承291中，所述丝杠23的上端安装有手轮25。如图7、8所示，丝杠支架24固定安装于滑动台架21上，当需要调整滑动棒28的上下位置的时候，通过手摇手轮25带动丝杠23旋转，从而使滑动棒28上升或下降，操作方便。
[0057] 可理解的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
