换能器及热量表的原理及设计
超声热量计和热量表工作原理及热能表的应用领域
超声热量计和热量表工作原理及热能表的应用领域超声热量计是一种利用超声波技术测量液体或气体热量的仪器，它通过测量流体中超声信号的传播速度变化，在不需运动部件的情况下准确地计算热能。
而热量表，也称热能表，是一种用于测量热量或热能转移的仪表。
下面将分别介绍超声热量计和热量表的工作原理，并探讨热能表的应用领域。
首先，我们先介绍超声热量计。
超声热量计主要依靠多普勒效应来测量流体中超声波的频率变化。
当超声波沿着流体传播时，如果流体速度与超声波速度相同，频率不会改变；然而，如果流体速度与超声波速度不同，就会出现频率的变化。
根据多普勒效应，频率变化的大小与流体速度成正比。
因此，通过测量超声波的频率变化，可以得到流体的速度，再结合流量计算公式，就可以得到流体通过的热量。
接下来，我们来了解热量表的工作原理。
热量表是通过测量流体温度、压力和流量来计算热量的。
一般来说，热量表由温度传感器、压力传感器和流量计组成。
温度传感器可以测量流体的温度，压力传感器可以测量流体的压力，而流量计可以测量流体通过的速度。
通过采集这些参数，热量表可以通过特定的计算公式来计算热量或热能转移。
至于热能表的应用领域，由于热量或热能的测量在很多行业和领域中都起着非常重要的作用，因此热能表的应用范围广泛。
首先，热量表在能源行业中具有重要的应用。
例如，它可以用于测量锅炉的供热情况，帮助监控能源的消耗。
此外，在工业制造中，热量表也可以用于测量工艺中的能量转化和耗散。
另外，热量表也在建筑领域中起着重要作用，帮助监测和控制室内温度、热水供应等，从而提高能源利用效率。
总结而言，超声热量计通过测量超声波频率变化来计算热能，而热量表通过测量温度、压力和流量来计算热能。
它们在能源行业、工业制造和建筑领域中具有广泛的应用。
通过应用这些热能表，可以实现对能源的监测、管理和控制，提高能源利用效率，促进可持续发展。
超声波换能器是影响热量表的决定性因素
超声波换能器是影响热量表的决定性因素中国科学院物理研究所研究员、中国住建部专家委员会成员、中国城镇供热协会技术委员王树铎教授对在中国使用的热量表超声波流量计进行了初步调查研究，测量分析了具有代表性的一批超声波换能器的静态参数。
结果令人担忧！目前，中国几乎所有的热量表企业都已开始研发、生产超声波热量表。
从近两年上报住建部的几十项相关科研成果中可看出，绝大部分的研究重点都集中在流量计的基表机械结构（包括反射器和测量管段）设计，只有少量涉及传感器输出信号处理；普遍忽视了对超声波换能器件性能研究，有些企业甚至对主要技术参数还缺乏必要了解。
首先:大约60%以上的热量表企业在外购超声波换能器时，没有提出足够全面的技术性能参数要求。
一半以上的超声波换能器生产厂提供的技术参数有明显错误；或者过于简单，主要参数没有提供；或者名不副实，实测结果偏差很大。
例如：几乎所有的热量表超声波流量计换能器中心频率标称的都是1MHz。
实测的结果是：仅有30%达到1MHz（1000KHz）5%；偏差最大的超过了12%。
或许可以认为：如果能在电路上调谐补偿、配对使用，中心频率不在1MHz （1000KHz）也可行；问题在于：80%以上的生产企业忽略了流量计超声波换能器其它重要参数的配对一致性；包括：电容、电导、机械品质因数、阻抗等。
应该知道：这些参数随温度的变化都将影响超声波在水中传播的时间差也就是超声波流量计的精度。
同样条件下，国产优质和进口的流量计超声波换能器对这5个静态参数的测量结果是：中心频率偏差：1%；其它4个参数配对偏差：4%；而国产热量表流量计的超声波换能器能达到这个水平的极为罕见。
这一差距，实在不可忽视！即便是好的基表和信号处理电路设计，如果采用了劣质及未经老化处理的超声波换能器，不仅是使得热量表的流量测量达不到技术要求，还可能在测量运行中发生无规律而无法补偿的变化，以致缩短热量表的使用寿命。
因此在选择热量表厂家的时候，必须要检测超声波换能器的性能！。
换能器原理介绍
换能器原理介绍标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]电声换能器电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件，电声工程中的传声器、扬声器和耳机是最典型的电能、声能之间相互变换的器些器件统称为电声换能器。
目录电声换能器分类o广义的电声应用的频率范围很宽，包括次声、可听声、超声换能器。
属于可听声频率范围内的电声换能器有、、送受话器、助听器等等。
按照换能方式，它们又可以分成电动式、静电式、压电式、电磁式、碳粒式、离子式和调制气流式等。
其中后三种是不可逆的，碳粒式只能把声能变成电能，离子式和调制气流式的只能产生声能。
而其他类型换能器则是可逆的。
即可用作声也可用作声发射器。
电声换能器系统组成o各种电声换能器，尽管其类型、功用或工作状态不同，它们都包含两个基本组成部分，即电系统和机械振动系统。
在换能器内部，电系统和机械振动系统之间通过某种物理效应相互联系，以完成能量的转换；在其外部，换能器的电系统与信号发生器的输出回路，或前级放大器的输入回路相匹配；而换能器的机械振动系统，以其振动表面与声场相匹配。
电声换能器它包括三个互相联系的子系统。
1.以辐射或接受声波的振动板为中心的机械一声系统。
2.起电一声两种能量之间相互变换作用的能量变换系统。
3.担任电信号输入、输出的电学系统。
这三个子系统的复合系统之间的能量关系是非常复杂的，是互相联系密不可分的。
这三种体系是互相牵制的，处理得不好往往会顾此失彼。
例如，一个有效的磁系统可能会非常笨重，变成一种令人不能接受的声障碍物；或者声输入阻抗或电输出阻抗的数值，可能根本不能与周围媒质或附属设备相匹配。
由此可见，电声换能器的设计总是在许多相互矛盾的因素中采取折衷的办法。
电声换能器主要性能o 1.换能器的工作频率换能器工作频率的设计依据涉及传声媒质对能量衰减的因素、检测目标（如缺陷）对超声波的特性、传声媒质的本底噪声以及辐射阻抗等等。
决定换能器工作频率的影响因素有很多，如激励用电信号的频率、换能器的组装结构设计、工作原理的应用范围与限制条件、换能元件自身的材料物理特性等等。
换能器原理介绍
电声换能器电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件，电声工程中的传声器、扬声器和耳机是最典型的电能、声能之间相互变换的器些器件统称为电声换能器。
目录电声换能器分类电声换能器系统组成电声换能器主要性能电声换能器分类o广义的电声应用的频率范围很宽，包括次声、可听声、超声换能器。
属于可听声频率范围内的电声换能器有传声器、扬声器、送受话器、助听器等等。
按照换能方式，它们又可以分成电动式、静电式、压电式、电磁式、碳粒式、离子式和调制气流式等。
其中后三种是不可逆的，碳粒式只能把声能变成电能，离子式和调制气流式的只能产生声能。
而其他类型换能器则是可逆的。
即可用作声接收器也可用作声发射器。
电声换能器系统组成o各种电声换能器，尽管其类型、功用或工作状态不同，它们都包含两个基本组成部分，即电系统和机械振动系统。
在换能器内部，电系统和机械振动系统之间通过某种物理效应相互联系，以完成能量的转换；在其外部，换能器的电系统与信号发生器的输出回路，或前级放大器的输入回路相匹配；而换能器的机械振动系统，以其振动表面与声场相匹配。
电声换能器它包括三个互相联系的子系统。
1.以辐射或接受声波的振动板为中心的机械一声系统。
2.起电一声两种能量之间相互变换作用的能量变换系统。
3.担任电信号输入、输出的电学系统。
这三个子系统的复合系统之间的能量关系是非常复杂的，是互相联系密不可分的。
这三种体系是互相牵制的，处理得不好往往会顾此失彼。
例如，一个有效的磁系统可能会非常笨重，变成一种令人不能接受的声障碍物；或者声输入阻抗或电输出阻抗的数值，可能根本不能与周围媒质或附属设备相匹配。
由此可见，电声换能器的设计总是在许多相互矛盾的因素中采取折衷的办法。
电声换能器主要性能o 1.换能器的工作频率换能器工作频率的设计依据涉及传声媒质对超声波能量衰减的因素、检测目标（如缺陷）对超声波的反射特性、传声媒质的本底噪声以及辐射阻抗等等。
决定换能器工作频率的影响因素有很多，如激励用电信号的频率、换能器的组装结构设计、工作原理的应用范围与限制条件、换能元件自身的材料物理特性等等。
换能器的工作原理
换能器的工作原理
换能器是一种能将一种形式的能量转换成另一种形式的装置。
在现代科技中，换能器被广泛应用于各种领域，比如声音、电能、
热能等的转换。
换能器的工作原理是基于能量守恒定律和能量转换
的物理原理，通过特定的结构和材料来实现能量的转换。
首先，我们来看声能到电能的转换。
声能到电能的转换是通过
压电效应实现的。
压电效应是指某些晶体在受到外力作用时会产生
电荷分布的变化，从而产生电压。
换能器中使用的压电材料会在声
波作用下产生机械振动，振动会导致晶体内部的正负电荷分布发生
变化，从而产生电压信号。
这样就实现了声能到电能的转换。
其次，电能到声能的转换是通过电磁感应原理实现的。
在换能
器中，电磁感应原理被应用于电能到声能的转换。
当电流通过导线时，会产生磁场，而当磁场与导体相互作用时，会产生力，导致导
体振动，从而产生声音。
这就是电能到声能的转换原理。
此外，换能器还可以实现热能到电能的转换。
热电效应是指在
两种不同温度的导体接触处，由于温差的作用而产生电压。
这种效
应被应用于热能到电能的转换中。
当换能器的一侧受到热能输入时，
另一侧则保持较低温度，由于温差的存在，就会产生电压信号，从而实现热能到电能的转换。
总的来说，换能器的工作原理是基于不同物理效应的应用，通过特定的结构和材料来实现能量的转换。
无论是声能到电能、电能到声能还是热能到电能的转换，都是基于物理原理的工作。
换能器在现代科技中有着广泛的应用，为各种领域的能量转换提供了重要的技术支持。
换能器原理
换能器原理
换能器是一种能够将一种形式的能量转换成另一种形式的装置。
它通过使用物理原理将能量从一个系统转移到另一个系统。
换能器的工作原理主要基于以下几个原理：电-声转换、声-电
转换、磁-电转换、电-热转换等。
首先考虑电-声转换。
在换能器中使用的电-声转换原理是压电
效应。
压电材料由于内部存在电偶极矩，在受到外部机械压力时会产生电荷分离。
当外加电场与压电材料的极化方向一致时，压电材料会发生形变，产生声波。
接下来是声-电转换。
使用声-电转换来实现换能器功能的一个
常用原理是压电效应的逆过程，即压电材料在受到声波作用时会发生振动，形成压电势差。
这个势差可以被外部电路感知并转化为电信号。
磁-电转换是另一种常见的换能器原理。
磁-电转换是利用磁感
应效应。
当一个导体在磁场中运动时，会产生电动势。
这个原理被用来制造感应发电机，将机械能转换成电能，并被广泛应用于发电和能量收集领域。
此外，还有一些换能器原理基于电-热转换。
这些换能器使用
材料的电阻加热效应或热电效应，将电能转换为热能。
这些换能器通常用于加热器，如电热水壶和电吹风等。
综上所述，换能器利用多种物理原理将一种形式的能量转换成
另一种形式。
这些原理包括电-声转换、声-电转换、磁-电转换以及电-热转换。
通过巧妙地设计和应用这些原理，换能器在许多领域中发挥着重要作用，如声学、电子学、能源等。
热量计量表原理
热量表，是计算热量的仪表。
热量表的工作原理:将一对温度1传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同，最终的测量结果也不同）,流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号，利用积算公式算出热交换系统获得的热量。
热量计算编辑我国北方冬季要供暖，为了节约能源，减少烟尘，大多数地区已通过热网集中供热。
但是热能作为一种商品来出售,当然要收费了。
可是目前因为居民家里还没安装热量表,只好暂且按建筑面积收费。
但是按建筑面积收供热费显然是不合理的,应该按照用户实际用的热能来计算.自动累计热量的仪器并不是没有,只不过价格较高，还未进入家庭，现在已经用于供热总管上了.我们在谈及计量热能时，首先必须知道如何计算热能？从物理课本中我们学过热量的单位是“焦"，符号是J。
但是工程上常用的单位是“千卡”即“大卡”，符号是kcal。
换算关系是1kcal=4186.8J。
每一千卡的热量相当于一千克的水温度下降1℃所放出的热量.由此我们知道了要计算用户使用的热能数，必须测量进入用户和流出用户的水的温度差，这一部分的温度降低是由于用户的消费导致的.但这并不足够，我们还必须知道在此过程有多少水在放热，因此必须测得此时刻的热水的瞬时流量，然后把它和温度差相乘,就可以得到这一时刻热水释放热量的千卡数（也就是用户消费的热量）。
再用自动累加的方法随时把用户的消费热量加在一起,累计满一个月就是当月消费的热量总数。
分类编辑传感器1、流量传感器是采集水的温度并发出温度信号的部件。
它一般采用热电阻材料，材料的电阻值随温度的变化而变化。
热量表采用的是Pt1000配对温度传感器，配对误差﹤0.1℃.一根有红色标志，安装在进水口，一根有蓝色标志，安装在出水口。
Pt为铂的分子式，其具有温度系数大及在一定温度范围内温度系数是一常数的特点。
热量表设计方案
热量表设计方案1 引言把热表计量技术中的关键要素——温度和流量引入到热计量技术中；利用热介质的温差及供热系统中流量相对稳定的概念，将每个计算单元的温差及流量作为热能计量的依据，实现热量计量。
2 核心技术介绍 2.1热量计算原理在供热用户中安装热量表，当热水流经供热用户时，根据流量传感器给出的流量和配对温度传感器给出的供回水温度，以及热水流经的时间，可计算并显示供热用户所吸收的热量。
其基本公式为：11r r mvr r Q qhdt qhdt ρ=∆=∆⎰⎰ （1）式中：Q —供热用户所吸收的热量，J 或W .hm q —流经热量表的水的质量流量，kg/h v q —流经热量表的水的体积流量，m 3/hρ—流经热量表的水的密度，kg/m 3Δh —供热用户的入口和出口温度下的焓值差，J/kg τ—时间，h2.2 红外无线通信技术红外线是指波长在750nm~1mm 之间的电磁波，它的频率介于微波和可见光之间，是一种人眼看不到的光线。
红外通信利用波长在850nm~900nm 之间的近红外线作为信息的载体来进行通信，将二进制数调制成脉冲序列并以此驱动红外线发射管向外发射红外光；而接收端则先将接收到的光脉冲信号转换为电信号，再进行放大、滤波、解调处理后还原为二进制信号。
2.3超声波流速测量原理图1 超声波测量流量原理超声波流量测量是应用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法，如图1 所示。
3 总体设计方案及说明本方案以MPS430为主控芯片、结合超声波测量技术利用高精度时间测量芯片TDC-GP2测量暖气管道进水流速、进回水温度，以此作为热量计算的依据。
3.1系统原理框图通过一对超声波换能器测量供暖管道的水流速度，进而通过流速计算流量，实现流量的测量；通过温度传感器PT1000测量供暖管道进水温度和回水温度，计算其温度差，由流量和进回水温度差计算出用户所用的热量，作为计费的依据。
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换能器及热量表的原理及设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种换能器及热量表。
该专利由杭州三花研究院有限公司申请，并于2017年7月11日获得授权公告。
内容说明本发明涉及热交换领域，更具体的说，涉及一种换能器及热量表。
发明背景超声波热量表是利用超声波换能器发射与接收超声波，通过测量超声波在顺、逆流的时间差计算流速的。
超声波换能器是超声波热量表的一级传感器，超声波换能器的好坏直接决定了超声波热量表的质量。
一般情况下，超声波换能器是采用压电陶瓷片的压电效应和逆压电效应将电信号转换为超声波信号，经过管段中流动的水后，再将超声波信号转换为电信号。
压电陶瓷片的工作环境是高温、高压、浸泡在水中，不经过封装的压电陶瓷裸片，无法在这样的工作环境中正常工作。
现有技术中，都是将压电陶瓷片封装上外壳。
超声波换能器的性能参数，如谐振频率，机电耦合系数，机械品质因数、阻抗特性、指向性等，都与压电陶瓷片/的封装工艺有关。
不同的封装会导致这些电性能参数不同程度的偏移，进而影响发射与接收效率。
另外，压电陶瓷片的封装外壳要保证压电陶瓷片工作在高温、高压、浸泡在水中等恶劣的工作环境中正常使用，不会损坏。
因此，压电陶瓷片的封装工艺对超声波热量表的测量精度和正常使用至关重要。
换能器一般采用圆柱形的薄片压电陶瓷片，正反两面分别是正、负电极。
现有的压电陶瓷片封装方式是用导电胶将压电陶瓷片与薄膜外壳粘合。
现有的换能器技术存在的缺点：压电陶瓷片因长期浸泡在水中或在湿度较大的环境中工作，且容易受外界环境的高温、高压以及静电的影响，信号准确率低且寿命较短。
发明内容本发明的目的之一在于：为解决上述现有技术所述的缺陷提供一种换能器；本发明的目的之二在于：解决上述现有技术所述的缺陷提供一种换能器的封装工艺；本发明的目的之三在于：为解决上述现有技术所述的缺陷提供一种超声波热量表。
本发明为解决上述现有技术的缺陷，提供了一种换能器，包括压电陶瓷片和封装所述压电陶瓷片的外壳和底座，所述外壳为一端开口的壳体，所述壳体内侧底部涂有粘胶，所述压。