CN106405149B - 一种冲击式压电加速度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼有开关特性和模拟量输出特性的冲击式压电加速度传感器，包括：基座(1)、导电片(2)、压电材料(3)、绝缘套(4)、上盖(5)、地线(6)、信号线(7)、质量块(9)、上垫片(11)、下垫片(12)和缓冲垫(13)。安装时保持对缓冲垫一定的预压量，使得只有传感器所受到的冲击加速度达到一定阈值的时候，质量块才会与上盖脱离，使压电材料产生变形，产生信号输出，从而使压电加速度传感器具有开关特性；在受到冲击时质量块对压电元件挤压，产生一个连续的模拟量输出，从而使得压电传感器具有模拟量输出特性。

Description

一种冲击式压电加速度传感器

技术领域

本发明属于冲击振动技术领域，具体涉及一种冲击式压电加速度传感器。

背景技术

目前加速度传感器的输出一般分为模拟量输出和开关量输出，比如压电加速度传感器和加速度阈值开关，这两种输出模式的传感器各有优缺点。但在一些特殊场合，有时候需要将模拟量输出传感器的特点和开关量传感器输出的特点结合起来，不仅需要设定阈值，在满足阈值的情况下才具有输出，而且要求输出能够反映加速度大小，即加速度传感器需要同时兼有模拟量和开关量输出。

但目前同时兼有模拟量和开关量输出的加速度传感器还很少。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种冲击式压电加速度传感器，同时兼有开关特性和模拟量输出特性。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种冲击式压电加速度传感器，包括：基座、导电片、压电材料、绝缘套、上盖、地线、信号线、质量块、上垫片、下垫片和缓冲垫；上垫片和下垫片采用导电材料；

基座和上盖连接组成传感器外壳，内部为空腔；缓冲垫、下垫片、压电材料、上垫片和质量块自下而上顺序套装于绝缘套中，并置于所述空腔中；质量块、上垫片、压电材料、下垫片和缓冲垫叠加在一起的总厚度大于所述空腔的高度；

其中，缓冲垫中心开有过孔，导电片通过所述过孔将下垫片与基座连接；压电材料正极朝下；缓冲垫与基座内腔底部内表面接触；质量块上表面与上盖内腔顶部内表面贴紧；信号线连接质量块并通过上盖提供的过孔引出；地线连接上盖。

优选地，该传感器进一步包括顶丝；所述质量块内部开设阶梯式通孔，该阶梯式通孔下半段加工有内螺纹，上半段为光孔；顶丝螺纹连接于阶梯式通孔的下半段；信号线连接顶丝并相继通过质量块的阶梯式通孔和上盖提供的过孔引出。

优选地，该传感器进一步包括紧固帽；所述紧固帽与所述上盖螺纹连接，地线压接在上盖与紧固帽之间。

优选地，上盖的上表面具有内外两个环状凸台，外环凸台内壁加工有与紧固帽配合的内螺纹，地线压接在内环凸台与紧固帽之间。

优选地，上盖的内环凸台内部和紧固帽上均开有中心通孔。

优选地，基座和上盖采用螺纹连接。

优选地，基座底面加工有安装凸台。

有益效果：

(1)本发明通过保持缓冲垫一定的预压量，使压电加速度传感器具有开关的特性。

(2)本发明利用质量块对压电元件的挤压，从而产生一个连续的模拟量输出，因此传感器有模拟量输出的特性。

附图说明

图1为本发明压电加速度传感器的结构示意图。

图2为基座底面凸台的示意图。

其中，1—基座、2—导电片、3—压电材料、4—绝缘套、5—上盖、6—地线、7—信号线、8—紧固帽、9—质量块、10—顶丝、11—上垫片、12—下垫片、13—缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明的冲击式压电加速度传感器包括缓冲垫13、导电片2、下垫片12、压电材料3、上垫片11、顶丝10、质量块9、绝缘套4、基座1、上盖5、紧固帽8、信号线7和地线6。上垫片11和下垫片12采用导电材料。

其中缓冲垫13为圆形平面结构，其中心有圆形过孔，导电片2通过圆形孔将下垫片12与基座1连接；基座1为圆筒结构，圆筒的底面加工有凸台，方便安装；其中缓冲垫13、下垫片12、压电材料2、上垫片11、质量块9自下而上顺序套装于绝缘套4中。基座1和上盖5通过螺纹配合组成传感器的外壳，其内部为空腔结构，将上述按顺序安装的部件置于空腔之中，上盖5与基座1之间的空间高度小于质量块9、上垫片11、下垫片12、压电材料3及缓冲垫13叠加在一起的总厚度，因此弹性元件在开始时就有一定的预压量。

其部件连接关系为：缓冲垫13与基座1内腔底部内表面接触，导电片2置于缓冲垫13上表面与下垫片12下表面之间，且通过缓冲垫13的圆孔将导电片2与基座1相连；压电材料3置于下垫片12上表面与上垫片11下表面之间，压电材料3正极朝下；上垫片11的上表面与质量块9下表面接触，按此顺序将上述零件置于绝缘套4中，并将质量块9上表面与上盖5内腔顶部内表面贴紧；上盖5与基座1通过螺纹连接，信号线7连接质量块9并通过上盖提供的过孔引出，使得将压电材料3的负极经过上垫片11、质量块9引出；地线6连接上盖5，使得压电材料3的正极经过下垫片12、导电片2、基座1与上盖5引出。

本实施例中，质量块9与信号线7的连接通过顶丝10固定。如图所示，质量块9内部开设阶梯式通孔，该阶梯式通孔下半段加工有内螺纹，上半段为光孔；顶丝10螺纹连接于阶梯式通孔下半段；信号线7连接顶丝10并相继通过质量块9的阶梯式通孔和上盖5提供的过孔引出。

上盖5与地线6的连接通过紧固帽8固定。紧固帽8与所述上盖5螺纹连接，地线6压接在上盖5与紧固帽8之间。如图所示，本优选实施例中，上盖5的上表面具有内外两个环状凸台，外环凸台内壁加工有与紧固帽8配合的内螺纹，内环凸台内部和紧固帽8上均开有中心通孔；地线6压接在内环凸台与紧固帽8之间，并通过紧固帽8上开设的中心通孔引出。

由于上盖5将质量块9抵住，并且缓冲垫13有一定的预压量，当所受到的惯性力足以使质量块9脱离上盖5向下运动时，对压电材料3产生一定的挤压，由压电效应可知，压电传感器产生输出响应信号。

本发明的压电加速度传感器的开关量特性体现在只有传感器所受到的冲击加速度达到一定阈值的时候，质量块9才会与上盖5脱离，使压电材料3产生变形，产生信号输出；此外，该信号输出的大小根据压电材料被挤压的强弱而发生变化，即该装置可以产生连续的模拟量输出，从而实现了开关量和模拟量输出特性的兼容。而当传感器处于静止状态时，绝缘套4将压电材料3的正负两极与传感器的基座1隔离开，避免压电材料3受压时正负两极上的电荷转移到基座1上被释放掉。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种冲击式压电加速度传感器，其特征在于，包括：基座(1)、导电片(2)、压电材料(3)、绝缘套(4)、上盖(5)、地线(6)、信号线(7)、质量块(9)、上垫片(11)、下垫片(12)和缓冲垫(13)；上垫片(11)和下垫片(12)采用导电材料；

基座(1)和上盖(5)连接组成传感器外壳，内部为空腔；缓冲垫(13)、下垫片(12)、压电材料(3)、上垫片(11)和质量块(9)自下而上顺序套装于绝缘套(4)中，并置于所述空腔中；质量块(9)、上垫片(11)、压电材料(3)、下垫片(12)和缓冲垫(13)叠加在一起的总厚度大于所述空腔的高度；

其中，缓冲垫(13)中心开有过孔，导电片(2)通过所述过孔将下垫片(12)与基座(1)连接；压电材料正极朝下；缓冲垫(13)与基座(1)内腔底部内表面接触；质量块(9)上表面与上盖(5)内腔顶部内表面贴紧；信号线(7)连接质量块(9)并通过上盖(5)提供的过孔引出；地线(6)连接上盖(5)。

2.如权利要求1所述的冲击式压电加速度传感器，其特征在于，该传感器进一步包括顶丝(10)；所述质量块(9)内部开设阶梯式通孔，该阶梯式通孔下半段加工有内螺纹，上半段为光孔；顶丝(10)螺纹连接于阶梯式通孔的下半段；信号线(7)连接顶丝(10)并相继通过质量块(9)的阶梯式通孔和上盖(5)提供的过孔引出。

3.如权利要求1所述的冲击式压电加速度传感器，其特征在于，该传感器进一步包括紧固帽(8)；所述紧固帽(8)与所述上盖(5)螺纹连接，地线(6)压接在上盖(5)与紧固帽(8)之间。

4.如权利要求3所述的冲击式压电加速度传感器，其特征在于，上盖(5)的上表面具有内外两个环状凸台，外环凸台内壁加工有与紧固帽(8)配合的内螺纹，地线(6)压接在内环凸台与紧固帽(8)之间。

5.如权利要求4所述的冲击式压电加速度传感器，其特征在于，上盖(5)的内环凸台内部和紧固帽(8)上均开有中心通孔。

6.如权利要求1所述的冲击式压电加速度传感器，其特征在于，基座(1)和上盖(5)采用螺纹连接。

7.如权利要求1所述的冲击式压电加速度传感器，其特征在于，基座(1)底面加工有安装凸台。