一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置的制作方法

本发明涉及超声换能器检测，具体为一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置。

背景技术：

1、超声水表作为一种高精度、低能耗的流量计量设备，凭借其非接触式测量、抗干扰能力强等优势，被广泛应用于城市供水、工业用水等流量计量场景。超声水表的计量精度直接取决于其核心部件——超声换能器的声学性能，其中声学灵敏度是关键指标，其表征超声换能器将声信号转换为电信号（或反之）的效率，灵敏度一致性差或偏离设计阈值的换能器会导致超声水表计量误差超标，甚至引发计量纠纷。因此，在超声水表生产装配过程中，对超声换能器的声学灵敏度进行精准检测，是保障超声水表产品质量的核心环节。

2、目前，行业内针对超声水表换能器声学灵敏度的检测方法主要分为两类：一类是单通道逐一检测法，即通过单个超声波发射源对应单个待检测换能器，采集输出电信号并与预设标准值对比，实现灵敏度判定；另一类是多通道并行检测法，采用多个独立发射源分别向多个待检测换能器发射超声信号，同步采集信号进行对比检测。

3、然而，上述现有检测技术存在明显的缺陷，难以满足超声水表换能器高精度、高效率的检测需求：

4、单通道逐一检测法效率低下，无法适配批量生产场景。该方法一次仅能检测一个换能器，检测流程繁琐、耗时较长，随着超声水表市场需求的扩大，其已成为制约生产效率提升的瓶颈；同时，不同检测批次间的发射源稳定性、环境参数波动等因素易引入系统误差，导致检测结果一致性差。

5、多通道并行检测法存在分束不均与能量损耗问题。现有多通道检测方案中，若采用多个独立发射源，存在发射参数（频率、幅值、波形）难以完全一致的问题，导致检测基准不统一；若采用单一发射源配合分束结构（如平面反射镜阵列），则分束结构的几何对称性差，无法将入射超声波均匀分为多路，使得各待检测换能器接收的超声能量存在差异，进而误判换能器的声学灵敏度；此外，分束后的超声波束易发散，能量利用率低，导致换能器输出信号信噪比低，难以精准提取灵敏度相关参数。

6、现有检测方案缺乏有效的结构误差校准机制，分束结构的加工误差、换能器安装定位偏差等结构因素会直接影响检测精度，但现有技术未针对这些结构误差设置专项校准流程，无法剔除其对检测结果的干扰，导致检测误差较大，难以满足超声水表换能器的高精度检测要求。

7、综上所述，当前超声水表换能器声学灵敏度检测技术存在效率低、检测基准不统一、分束不均、能量损耗大、结构误差未校准及适配性差等缺陷，严重影响检测精度与生产效率，难以满足超声水表行业高质量、规模化生产的需求。

8、有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，包括：

3、主管路，其底端与顶端分别通过底座与安装座封堵，在其内底面的中心处安装有用于发射超声波束的超声波发射器；

4、分束反射体，固定在所述安装座底面，其顶面为正方形、底面向上斜切形成四个主反射面与多个安装面，所述超声波发射器的超声波束沿所述分束反射体中心轴线垂直射入其下方尖端；

5、安装组件，设置在所述主管路外壁上，用于固定超声换能器主体，并与所述主反射面对应设置，以使超声换能器主体的接收面与所述主反射面出射波方向对应。

6、进一步地，还包括若干个声学透镜，所述声学透镜固定于所述分束反射体两相对的安装面，所述声学透镜外表面朝向所述主反射面，所述声学透镜用于将所述主反射面侧面出射的发散超声波束矫正为平行束或汇聚束。

7、进一步地，所述声学透镜包括由外至内依次固定的副反射面、弹性层与双金属片，所述双金属片的底面设置有加热板，所述双金属片受热后形变，所述双金属片的形变量大于所述弹性层的形变量，所述副反射面初始状态为平面结构，所述副反射面受热形变为弯曲的弧形凸起结构。

8、进一步地，所述双金属片上一体成型有嵌入部，所述弹性层的底面开设有嵌入槽，所述嵌入部嵌入安装于该嵌入槽的内部。

9、进一步地，所述加热板的顶面设置有导热柱，所述导热柱嵌入在所述嵌入部的内部。

10、进一步地，所述安装组件包括连接于所述主管路外壁上的副管路，所述副管路设置有四个，四个所述副管路设置于主管路的四周表面，四个所述副管路呈两两对称设置，所述副管路与主管路内部连通，所述副管路远离主管路的一端设置有安装槽，所述超声换能器主体安装在所述安装槽的内部，所述副管路远离主管路的一端还设置有用于将超声换能器主体固定在安装槽内部的定位机构。

11、进一步地，所述定位机构包括多个压紧杆，所述压紧杆能够沿所述副管路径向滑动，所述压紧杆的一端延伸至安装槽内部并与超声换能器主体外壁相抵，另一端贯穿所述副管路侧壁延伸至外部，所述副管路的外壁上设置有沿其轴向滑动的滑动套，所述滑动套的内壁上设置有与压紧杆配合的斜槽，所述副管路外壁上开设有滑槽，所述滑槽的内部安装有支撑弹簧，所述支撑弹簧的顶端固定安装有延伸板，所述延伸板与滑动套的内壁固定相连。

12、进一步地，所述副管路的侧壁上开设有沿其轴向贯穿的通孔，所述压紧杆滑动连接在所述通孔的内部，所述压紧杆的外壁上还套接有复位弹簧，所述复位弹簧的一端与压紧杆的外壁固定，另一端与通孔的内部固定，所述复位弹簧初始弹力下拉动所述压紧杆向安装槽外部滑动。

13、进一步地，所述主管路底端的侧壁上设置有与其内部连通的注水口，所述副管路的外壁上设置有与其内部连通的溢流管，所述溢流管垂直于所述副管路，且所述溢流管远离副管路的一端开口朝上设置。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明，通过单超声波发射器、对称分束反射体与四组同步安装组件的核心协同结构，将单源超声波均匀分束为四路同步检测信号，大幅提升批量检测效率以适配规模化生产；同时，单一发射源保障检测基准统一，配合声学透镜的波束聚焦优化，进一步提升信号信噪比与检测精度，实现高效与精准的双重兼顾。

16、2、本发明，通过多维度可调与自适应结构设计提升适配性，其中可调式声学透镜借助双金属片热形变实现聚焦精度微调，可适配不同接收口径、不同传播距离的超声换能器检测需求。

1.一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：还包括若干个声学透镜（21），所述声学透镜（21）固定于所述分束反射体（7）两相对的安装面，所述声学透镜（21）外表面朝向所述主反射面（8），所述声学透镜（21）用于将所述主反射面（8）侧面出射的发散超声波束矫正为平行束或汇聚束。

3.如权利要求2所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述声学透镜（21）包括由外至内依次固定的副反射面（211）、弹性层（212）与双金属片（213），所述双金属片（213）的底面设置有加热板（214），所述双金属片（213）受热后形变，所述双金属片（213）的形变量大于所述弹性层（212）的形变量，所述副反射面（211）初始状态为平面结构，所述副反射面（211）受热形变为弯曲的弧形凸起结构。

4.如权利要求3所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述双金属片（213）上一体成型有嵌入部（216），所述弹性层（212）的底面开设有嵌入槽，所述嵌入部（216）嵌入安装于该嵌入槽的内部。

5.如权利要求4所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述加热板（214）的顶面设置有导热柱（215），所述导热柱（215）嵌入在所述嵌入部（216）的内部。

6.如权利要求1所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述安装组件包括连接于所述主管路（2）外壁上的副管路（5），所述副管路（5）设置有四个，四个所述副管路（5）设置于主管路（2）的四周表面，四个所述副管路（5）呈两两对称设置，所述副管路（5）与主管路（2）内部连通，所述副管路（5）远离主管路（2）的一端设置有安装槽（14），所述超声换能器主体（9）安装在所述安装槽（14）的内部，所述副管路（5）远离主管路（2）的一端还设置有用于将超声换能器主体（9）固定在安装槽（14）内部的定位机构。

7.如权利要求6所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述定位机构包括多个压紧杆（13），所述压紧杆（13）能够沿所述副管路（5）径向滑动，所述压紧杆（13）的一端延伸至安装槽（14）内部并与超声换能器主体（9）外壁相抵，另一端贯穿所述副管路（5）侧壁延伸至外部，所述副管路（5）的外壁上设置有沿其轴向滑动的滑动套（11），所述滑动套（11）的内壁上设置有与压紧杆（13）配合的斜槽（15），所述副管路（5）外壁上开设有滑槽（18），所述滑槽（18）的内部安装有支撑弹簧（20），所述支撑弹簧（20）的顶端固定安装有延伸板（19），所述延伸板（19）与滑动套（11）的内壁固定相连。

8.如权利要求7所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述副管路（5）的侧壁上开设有沿其轴向贯穿的通孔（16），所述压紧杆（13）滑动连接在所述通孔（16）的内部，所述压紧杆（13）的外壁上还套接有复位弹簧（17），所述复位弹簧（17）的一端与压紧杆（13）的外壁固定，另一端与通孔（16）的内部固定，所述复位弹簧（17）初始弹力下拉动所述压紧杆（13）向安装槽（14）外部滑动。

9.如权利要求6所述的一种超声水表换能器声学灵敏度检测装置，其特征在于：所述主管路（2）底端的侧壁上设置有与其内部连通的注水口（4），所述副管路（5）的外壁上设置有与其内部连通的溢流管（10），所述溢流管（10）垂直于所述副管路（5），且所述溢流管（10）远离副管路（5）的一端开口朝上设置。