CN102539066A - 一种爆震传感器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种爆震传感器的制备方法，该方法为依次将第一绝缘垫圈、第一导电触环、压电陶瓷片、第二导电触环和第二绝缘垫圈粘接在一起形成一个感应体后再将其安装在合金基座上，并在该感应体上安装配重块，最后在最上层安装压紧垫圈固定。本发明的爆震传感器的制备方法在保证了对位精度的同时又减少了组装定位时的次数，各组件之间的结合力好。

Description

一种爆震传感器的制备方法

技术领域

本发明涉及一种爆震传感器，具体涉及一种汽车爆震传感器的制备方法。

背景技术

汽车爆震传感器安放在发动机机体或气缸的不同位置，当发动机发生爆震时，在发动机缸体上产生一定量值的冲击振动，爆震传感器中的压电单元将会在对应的频率处产生相应的冲击峰值，爆震(敲缸)越大，爆震传感器产生的主峰值就越大。爆震传感器通常工作在1-25kHz的频率范围。当控制单元接收到特定频率处的冲击信息时，电脑将重新修正点火角，以阻止继续爆震。

目前，所出现的汽车爆震传感器分为磁致伸缩式和压电式的爆震传感器，在压电式的爆震传感器中又分为共振式的和非共振式两种类型。对于可以检测不同类型发动机爆震的非共振型压电式爆震传感器都是一个外部壳体包覆内部单个的压紧元件、导电导声元件、绝缘元件和振动频率传感元件等部件。而由这些组件组成系统的振动频率取决于各个组件的重量、刚度、外形尺寸、密度以及振动时的环境温度等因素，并且也由完成组装后形成紧凑的结构即爆震传感器整体装配时的安装支点决定。

现有的汽车爆震传感器的制备方法是将、上下绝缘垫圈、上下导电触环、压电陶瓷片和配重质块分别定位安装在合金基座并通过压紧垫片固定。其中上下绝缘垫圈和上下导电触环之间的胶粘层，下接触导电触环和压电陶瓷片之间的导电胶粘层。但是这种方法要多次定位，而且会降低对位的精度，影响震动传感器的感应精度，同时各组件之间的结合力较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的爆震传感器的制备方法要多次定位，而且会降低对位的精度，影响震动传感器的感应精度，各组件之间的结合力较差的缺陷，从而提供了一种保证对位精度的同时又减少了组装定位次数，提高爆震传感器的感应精度和各组件之间的结合力的爆震传感器的制备方法。

本发提供了一种爆震传感器的制备方法，该方法包括依次将第一绝缘垫圈、第一导电触环、压电陶瓷片、第二导电触环和第二绝缘垫圈粘接在一起形成一个感应体后再将其安装在合金基座上，并在该感应体上安装配重块，最后在最上层安装压紧垫圈固定。

本发明的爆震传感器的制备方法在保证了对位精度的同时又减少了组装定位时的次数，各组件之间的结合力好。

附图说明

图1为汽车爆震传感器内部绝缘垫圈之间所有元件的示意图。

图2为整体形式的汽车爆震传感器内部绝缘垫圈之间的元件组合的示意图。

具体实施方式

本发明提供的爆震传感器的制备方法，第一导电触环和第二导电触环与压电陶瓷片的粘结方式没有特别的限制，只要能是他们紧密结合即可。例如，可以在第一导电触环和第二导电触环的一表面上涂敷导电胶粘剂后再与压电陶瓷片粘结，也可以在压电陶瓷片的两个表面上涂敷导电胶粘剂后再分别与第一导电触环和第二导电触环粘结。所述第一导电触环和第二导电触环与第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈的粘结方式也没有特别的限制，只要能将其紧密结合即可。如，可以在第一导电触环和第二导电触环的另一表面上涂覆酚醛树脂粘结剂后分别与第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈粘结，也可以在第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈一表面涂覆酚醛树脂粘结剂后分别与第一导电触环和第二导电触环粘结。优选地，如图1，依次将第一绝缘垫圈、第一导电触环、压电陶瓷片、第二导电触环和第二绝缘垫圈粘接在一起形成一个感应体的方法包括以下步骤：

S1、在第一导电触环3和第二导电触环7一表面上涂敷导电胶粘剂形成第一导电胶层4和第二导电胶层6；

S2、将第一导电胶层4和第二导电胶层6分别与压电陶瓷片5的两个表面接触后固化；

S3、在第一导电触环3和第二导电触环7另一表面上涂敷酚醛树脂胶粘剂形成第一粘结层2和第二粘结层8；

S4、将第一导粘结层2和第二导粘结层8分别与第一绝缘垫圈1和第二绝缘垫圈9接触固化即得到爆震传感器的感应体。

所述导电胶粘剂在保证了元件间相互紧密连接的同时，又能使压电陶瓷片在感应振动时产生的电荷传导至导电触环的引出端子处，同时胶粘剂的导声性能又可以保证感应发动机振动的失真度能被控制在很低的范围内，这样就能以较高的精度探测到爆震发生的振动频率并在传播介质中的失真降到较低的水平。所述导电胶粘剂为711导电胶，主要成分为E-51环氧树脂，W-95环氧树脂，聚乙烯醇缩丁醛，600#稀释剂，液体羧基丁腈胶，间苯二胺，二乙基四甲基咪唑，还原银粉。

所述导电胶粘剂的固化温度可以根据应用的导电胶粘剂的不同而不同，例如，本发明用的711导电胶只要在150℃固化2小时即可。所述酚醛树脂胶粘剂的固化为在室温下固化3小时即可。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，所述第一导电触环和第二导电触环可以分别于电极直接连接，也可以通过引出端子与电极连接，为了使其结合紧密并且减少工艺步骤，优选地，如图2，所述第一导电触环一端部设置有第一引出端子31，所述第二导电触环一端部设置有第二引出端子71。所述第一导电触环与第一引出端子一体形成，所述第二导电触环与第二引出端子一体形成。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，所述第一导电触环和第二导电触环的材料可以是一般的导电金属材料，如不锈钢箔片。所述压电陶瓷片可以是锆钛酸铅材料体系压电陶瓷，并且可根据需要的电压信号的大小改变材料配方。所述第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈可以是本领域常用的绝缘材料，本发明用聚对苯二甲酸丁二醇酯。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，将爆震传感器的感应体安装在合金的基座上，上方再放置配重块和压紧垫圈，然后在垫圈上方处基座的合适位置压出3个凹痕，挤出部分可以压紧压紧环以下的元件。所述合金基座为Cu-Zn合金。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，第一导电触环和第二导电触环需要传压电陶瓷体的感应电荷，并且还需要有良好的传导机械波的性能，所以要具有一定的重量和厚度比，还需要具有一定的机械强度保证在使用过程中不出现失效现象，所以要有一定的厚度作为保证。优选地，第一导电触环和第二导电触环的厚度为0.18-0.22mm。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，绝缘垫圈需要具有一定的厚度才能保证不出现破损和相应的传导振动的特性。优选地，所述第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈的厚度为0.24-0.28mm。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，为了保证该压电陶瓷环的谐振频率常数需要从尺寸和性能方面进行限定，优选地，所述压电陶瓷片的厚度为2.85-3.00mm。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，为了保证导电胶粘接层的粘接强度足够大，使粘接面两端的临界剥离力的值升高，增加导电胶粘层的导电性能良好，优选地，第一导电胶层和第二导电胶层的厚度为0.010-0.015mm。

根据本发明所提供的爆震传感器的制备方法，为了保证其粘接足够牢固，优选地，第一粘结层和第二粘结层的厚度为0.010-0.015mm。

采用本发明方案，减少装配时定位步骤，可以使在爆震传感器内部的元件彼此间接合紧密无间隙，并且保证了组装对位所要求的精度和减少了需要校准对位的次数。

下面根据具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

分别将两张厚度为0.18mm环形的带引出端子的不锈钢导电触环一面涂上导电胶粘剂(711导电胶)，形成厚度为0.010mm的第一导电胶层和第一导电胶层。将第一导电胶层和第二导电胶层分别与厚度为2.85mm的压电陶瓷片的两个表面接触后，在150℃固化2小时。在上述两张不锈钢导电触环的另一面上涂上酚醛树脂胶粘剂形成厚度为0.010mm的第一粘接层和第二粘接层，将第一导粘结层和第二导粘结层分别与材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯的厚度为0.24mm的第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈接触，在室温下固化3小时即得到爆震传感器的感应体。最后将感应体安装在Cu-Zn合金的基座上，上方再放置配重块和压紧垫圈，然后在垫圈上方处基座的合适位置压出3个凹痕，挤出部分可以压紧压紧环以下的元件即可得到爆震传感器A1。

实施例2

分别将两张厚度为0.22mm环形的带引出端子的不锈钢导电触环一面涂上导电胶粘剂(711导电胶)，形成厚度为0.015mm的第一导电胶层和第一导电胶层。将第一导电胶层和第二导电胶层分别与厚度为3.00mm的压电陶瓷片的两个表面接触后，在150℃固化2小时。在上述两张不锈钢导电触环的另一面上涂上酚醛树脂胶粘剂形成厚度为0.015mm的第一粘接层和第二粘接层，将第一导粘结层和第二导粘结层分别与材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯的厚度为0.28mm的第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈接触，在室温下固化3小时即得到爆震传感器的感应体。最后将感应体安装在Cu-Zn合金的基座上，上方再放置配重块和压紧垫圈，然后在垫圈上方处基座的合适位置压出3个凹痕，挤出部分可以压紧压紧环以下的元件即可得到爆震传感器A2。

实施例3

分别将两张厚度为0.20mm环形的带引出端子的不锈钢导电触环一面涂上导电胶粘剂(711导电胶)，形成厚度为0.012mm的第一导电胶层和第一导电胶层。将第一导电胶层和第二导电胶层分别与厚度为2.90mm的压电陶瓷片的两个表面接触后，在150℃固化2小时。在上述两张不锈钢导电触环的另一面上涂上酚醛树脂胶粘剂形成厚度为0.012mm的第一粘接层和第二粘接层，将第一导粘结层和第二导粘结层分别与材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯的厚度为0.26mm的第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈接触，在室温下固化3小时即得到爆震传感器的感应体。最后将感应体安装在Cu-Zn合金的基座上，上方再放置配重块和压紧垫圈，然后在垫圈上方处基座的合适位置压出3个凹痕，挤出部分可以压紧压紧环以下的元件即可得到爆震传感器A3。

对比例1

使用组装定位夹具固定铜基座，首先安装厚度为0.24mm的底层绝缘垫片，接着安装底层涂了厚度为0.010mm的酚醛树脂胶粘剂的厚度为0.18mm的不锈钢导电触环，要求对位准确，胶粘剂无溢出，接着安装两面涂了厚度为0.10mm的导电胶粘剂的厚度为2.85mm的压电陶瓷环，要求对位准确，导电胶粘接剂无溢出，再在压电陶瓷环的上方安装上层的厚度为0.18mm的不锈钢导电触环，且该导电触环上层要涂酚醛树脂胶粘结剂，要求依然是对位准确，导电胶粘接剂无溢出，最后在最上层安装厚度为0.24mm的绝缘垫片，对位准确，酚醛树脂胶粘剂无溢出。后续待所有胶粘层都固化后可安装配重块，然后可对铜基座的杆部进行最终的紧固步骤即可得到爆震传感器B1。

测试方法

本发明使用胶粘剂拉伸试验仪器对实施例1-3和对比例1中得到的产品A1-A3和B1的临界应力进行测试，结果见表1。

1、原理

测试压电陶瓷环与两侧的不锈钢导电触环的粘接强度时，用一个带螺纹拧紧装置的夹具夹紧陶瓷片内环和外环的部分陶瓷体，另外一个夹紧导电触环的引出端子，拉伸力通过试样纵轴传至胶接面直至破坏，以单位胶接面积所承受的最大载荷计算其拉伸强度。

2、仪器设备

拉力试验机应能保证恒定的拉伸速度，破坏负荷应在所选刻度盘容量的10％-90％范围内。拉力机的响应时间应短至不影响测量精度，应能测得试样断裂时的破坏载荷，其测量误差不大于1％。拉力试验机应具有加载时可与试样的轴线和加载方向保持一致的，自动对中的拉伸夹具。

3、试验步骤

试验在正常状态下，试样从试样制备完毕到测试之间，最短停放时间为48h，最长为1个月。试样应在试验环境下停放30min以上，将它安装在拉力试验机夹具上，测试其破坏负荷，加载范围为0-50000N对电试验机应使试样在(60±20)s内破坏；对机械式拉力机则采用10mm/min拉伸速度。

4、结果评定

试验结果以5个试样拉伸强度算术平均值表示，取3位有效数字。同时应记下每个试样的破坏类型，如界面破坏，胶层破坏，被粘物破坏与混合破坏。

表1

	临界应力
		A1	≥20MPa
A2	≥20MPa

A3	≥20MPa
		B1	15±2MPa

从表1中可以看出，本发明的方法制备得到的爆震传感器的临界应力大于20MPa，说明各个部件之间结合力很好，能够满足要求，但是用对比例的方法制备得到的爆震传感器的结合力较差，已经不能满足要求。

Claims (10)

1.一种爆震传感器的制备方法，其特征在于：依次将第一绝缘垫圈、第一导电触环、压电陶瓷片、第二导电触环和第二绝缘垫圈粘接在一起形成一个感应体后再将其安装在合金基座上，并在该感应体上安装配重块，最后在最上层安装压紧垫圈固定。

2.根据权利要求1所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于，依次将第一绝缘垫圈、第一导电触环、压电陶瓷片、第二导电触环和第二绝缘垫圈粘接在一起形成一个感应体的方法包括以下步骤：

S1、在第一导电触环和第二导电触环一表面上涂敷导电胶粘剂形成第一导电胶层和第二导电胶层；

S2、将第一导电胶层和第二导电胶层分别与压电陶瓷片的两个表面接触后固化；

S3、在第一导电触环和第二导电触环另一表面上涂敷酚醛树脂胶粘剂形成第一粘结层和第二粘结层；

S4、将第一导粘结层和第二导粘结层分别与第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈接触固化即得到爆震传感器的感应体。

3.根据权利要求1所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：所述第一导电触环一端部设置有第一引出端子，所述第二导电触环一端部设置有第二引出端子。

4.根据权利要求3所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：所述第一导电触环与第一引出端子一体形成，所述第二导电触环与第二引出端子一体形成。

5.根据权利要求1所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：所述第一导电触环和第二导电触环都为不锈钢箔片。

6.根据权利要求1所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：第一导电触环和第二导电触环的厚度为0.18-0.22mm。

7.根据权利要求1所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：所述第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈的厚度为0.24-0.28mm。

8.根据权利要求1所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：所述压电陶瓷片的厚度为2.85-3.00mm。

9.根据权利要求2所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：第一导电胶层和第二导电胶层的厚度为0.010-0.015mm。

10.根据权利要求2所述的爆震传感器的制备方法，其特征在于：第一粘结层和第二粘结层的厚度为0.010-0.015mm。

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