CN106687780B - 传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够通过弹簧对振动检测单元施加弹力，以使检测针的前端突出，且准确检测出被测量体振动的传感装置。传感装置(1)包括筒状壳体(10)、振动检测单元(20)和螺旋弹簧(35)，所述振动检测单元(20)包括检测针(21)、检测针(21)的后端被插入而固定的有底筒状支持器(22)、设置在支持器(22)内的检测针(21)的后方且接触到检测针(21)的后端的压电元件(25、26)和保持在支持器(22)内且将压电元件(25、26)按压在检测针(21)的后端的按压部件(32)。所述振动检测单元(20)插入壳体(10)。所述螺旋弹簧(35)设置在振动检测单元(20)的后方侧且接触到支持器(22)，向前方对支持器(22)施加弹力，以使检测针(21)的前端(21d)从壳体(10)突出。本申请的传感装置是将检测针(21)的前端(21d)按贴在被测量体上，以检测出该被测量体的振动的。

Description

传感装置

技术领域

本发明涉及一种按贴在被测量体上，用于检测被测量体振动的传感装置。

背景技术

例如，如专利文献1所示，一种按贴在被测量体上，用于检测被测量体振动的传感装置被众所周知。该传感装置包括筒状壳体和被收容在该壳体中的振动检测单元(振动敏感元件)。振动检测单元是将压电元件(包含电极板)、重物以及防振橡胶等依次插入检测针的后端，然后用螺母加以固定的。并且，在壳体上收容有弹簧，该弹簧从后方对振动检测单元施加弹力，以使检测针的前端从壳体突出。在该传感装置中，通过使检测针的前端贴在被测量体上，将其按入壳体内，来使被测量体的振动传递到检测针，作为压力变动作用在压电元件上，而产生电压变动。然后，有关电压变动的信号从电极板传送到信号处理电路，从而检测出被测量体的振动。

【专利文献1】日本特开2008-170387号公报

但是，有时使用上述专利文献1的传感装置不能准确检测出被测量体的振动。即，在上述传感装置中，由于弹簧连接在防振橡胶上，因此在对振动检测单元施加弹力时，弹簧的弹力会依次经由防振橡胶以及重物而作用在压电元件上。从而，造成有关被测量体的压力变动之外的压力变动作为外部干扰作用在压电元件上，在压电元件上产生包含有关外部干扰的电压变动的电压变动。

发明内容

鉴于上述内容，本申请所公开的技术的目的是：提供一种能够通过弹簧对振动检测单元施加弹力，以使检测针的前端突出，且能够准确检测出被测量体振动的传感装置。

本申请的传感装置包括筒状壳体、振动检测单元和弹簧。所述振动检测单元包括检测针、所述检测针的后端插入底壁而被固定的有底筒状支持器、被设置在该支持器内的所述检测针的后方且接触到该检测针的后端的压电元件和保持在所述支持器内且将所述压电元件按压在所述检测针的后端的按压部件。所述振动检测单元插入所述壳体。所述弹簧被设置在所述振动检测单元的后方侧且接触到所述支持器，向前方对该支持器施加弹力，以使所述检测针的前端从所述壳体突出。并且，本申请的传感装置是将所述检测针的前端按贴在被测量体上，以检测出该被测量体的振动。

(发明效果)

根据本申请的传感装置，通过弹簧向前方对支持器施加弹力，来向前方对整个振动检测元件施加弹力。并且，通过向前方对支持器(振动检测元件)施加弹力，来使检测针的前端从壳体突出。这里，由于弹簧接触到支持器，向前方对该支持器施加弹力，因此弹簧的弹力不会作用在被收容在支持器中的压电元件上。即，能够阻止向前方对振动检测元件施加弹力的弹簧的弹力作为外部干扰作用在压电元件上。如上所述，能够通过弹簧对振动检测单元施加弹力，以使检测针的前端从壳体突出，能够准确检测出被测量体的振动。

附图说明

图1是示出了实施方式1所涉及的传感装置的简要结构的主视图。

图2是示出了实施方式1所涉及的传感器本体的简要结构的剖面图。

图3是示出了实施方式2所涉及的传感器本体的简要结构的剖面图。

图4是示出了实施方式3所涉及的传感器本体的简要结构的剖面图。

图5是示出了实施方式3所涉及的支持器的简要结构的分解立体图。

图6是示出了实施方式3所涉及的金属制支持器的简要结构的俯视图。

图7是示出了实施方式3所涉及的树脂制支持器的简要结构的主视图。

图8是示出了实施方式3所涉及的树脂制支持器的简要结构的俯视图。

图9是示出了实施方式3所涉及的支持器的简要结构的立体图。

图10是示出了实施方式3所涉及的支持器的简要结构的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请的实施方式加以说明。另外，以下的实施方式实质上只是本申请的优选例，并不对本申请所公开的技术、其适用对象或者其用途范围加以任何限制。

(实施方式1)

参照附图1以及附图2对本申请的实施方式1加以说明。图1所示的本实施方式的传感装置1是连接在无图示的固定器具上，将其固定在被测量体(例如，蒸汽回水阀)上，以检测出该被测量体的振动以及温度这两者的所谓固定类传感器。传感装置1例如是以在上下方向延伸的状态固定在被测量体上的。

传感装置1包括传感器本体2、天线3和连接轴4。连接轴4是中空轴，两端通过螺母5、6连接在传感器本体2以及天线3上。在天线3内载有信号处理电路、发送部，被传送与由传感器本体2检测出的被测量体的振动以及温度有关的信号，无图示。

如图2所示，传感器本体2包括壳体10、振动检测单元20和温度检测单元40(热电偶单元)。

壳体10形成为大致圆筒状，具有大直径部11、中直径部12以及小直径部13。在大直径部11的外周面形成有被上述螺母5紧固的阳螺纹部11a。在小直径部13的外周面形成有被所述固定器具紧固的阳螺纹部13a。

振动检测单元20包括检测针21、支持器22、压电元件25、26、电极板27、28、重物29、盘形弹簧31和盖子32，其被插入壳体10中，以检测(测量)被测量体的振动。

检测针21是细长的棒状部件，从后方侧开始依次形成有大直径部21a、中直径部21b以及小直径部21c。检测针21与壳体10同轴设置，且以其前端21d从壳体10突出的状态设置。

支持器22由内侧的金属制支持器23和收容保持该金属制支持器23的外侧的树脂制支持器24构成。金属制支持器23以及树脂制支持器24均形成为有底的圆筒状，与壳体10同轴设置。

金属制支持器23从后方侧依次形成有筒状壁直径不同的大直径部23a以及小直径部23b，在底壁23c形成有插入孔23d。金属制支持器23由检测针21的后端插入底壁23c的插入孔23d而被固定。具体而言，检测针21的大直径部21a位于金属制支持器23的小直径部23b内，中直径部21b的后方侧位于底壁23c的插入孔23d。检测针21的大直径部21a形成为直径大于插入孔23d，接触到底壁23c的内面。

在金属制支持器23的小直径部23b且检测针21的后方收容有两个压电元件25、26以及两个电极板27、28。具体而言，在检测针21的大直径部21a的后方从前方侧开始以相互接触的状态依次设置有第一压电元件25、第一电极板27、第二压电元件26以及第二电极板28。第一压电元件25以接触到检测针21的后端(大直径部21a)的状态设置。另外，在金属制支持器23的小直径部23b的内面形成有保持压电元件25、26以及电极板27、28的外周的引导部23e。并且，两个电极板27、28分别通过信号线连接在天线3的信号处理电路上，无图示。即，信号线从传感器本体2通过连接轴4内设置到天线3内。

重物29、盘形弹簧31以及盖子32被收容保持在金属制支持器23内。在本实施方式中，重物29、盘形弹簧31以及盖子32从压电元件25、26以及电极板27、28的后方将其按压在检测针21的后端(大直径部21a)上，构成本申请的权利要求所涉及的按压部件。

重物29在金属制支持器23中被设置在第二电极板28的后方，跨越金属制支持器23的大直径部23a以及小直径部23b而被收容。重物29由一体形成的头部29a和轴部29b构成，头部29a位于金属制支持器23的大直径部23a，轴部29b位于金属制支持器23的小直径部23b，接触到第二电极板28。重物29通过自身的重力将压电元件25、26等按压在检测针21上。盘形弹簧31在金属制支持器23的大直径部23a中被设置在重物29的后方。盘形弹簧31通过向前方对重物29施加弹力，来将压电元件25、26等按压在检测针21上。两个盖子32在金属制支持器23的大直径部23a中被设置在盘形弹簧31的后方。盖子32是在外周面形成有阳螺纹的圆板状部件，通过与金属制支持器23的大直径部23a的内面扭紧而被固定在金属制支持器23上。盖子32通过其紧固力经由盘形弹簧31以及重物29将压电元件25、26等按压在检测针21上。如此，重物29、盘形弹簧31以及盖子32在相互紧密设置的状态下将压电元件25、26等按压在检测针21上。

如上所述，压电元件25、26由按压部件(重物29、盘形弹簧31以及盖子32)用规定的力(初始按压力)按压在检测针21上。因此，即使被测量体之外的振动、压力作为外部干扰作用在压电元件25、26上，该外部干扰也能够被吸收，不会受到外部干扰的影响。

树脂制支持器24设置在金属制支持器23的前方侧，收容有金属制支持器23的小直径部23b。在本实施方式中，金属制支持器23通过其小直径部23b被压入树脂制支持器24而被固定(保持)。树脂制支持器24在底壁24a形成有插入孔24b，检测针21的中直径部21b嵌合在该插入孔24b中。

温度检测单元40包括接触板41(传热板)和保持部件42，用于检测(测量)被测量体的温度。接触板41是大致呈环状的板部件。保持部件42用于保持检测针21的小直径部21c和接触板41。保持部件42大致形成为圆筒状，被收容(插入)在壳体10的小直径部13的前端侧。接触板41被保持在保持部件42的前端。

在保持部件42形成有分别在轴方向上延伸的一个检测针用孔43和两个热电偶线用孔44、45。检测针用孔43是形成在保持部件42的中央的贯穿孔，被检测针21的小直径部21c插入。热电偶线用孔44、45是在其间设置有检测针用孔43且两者之间错开180度位置所形成的贯穿孔，被两根热电偶线(无图示)插通。该两根热电偶线的一端连接在接触板41上，另一端连接在天线3的信号处理电路上。并且，在壳体10内设置有向壳体10的前端侧对保持部件42施加弹力的螺旋弹簧48。

并且，传感器本体2包括向前方对振动检测单元20施加弹力的螺旋弹簧35。螺旋弹簧35构成本申请的权利要求所涉及的弹簧。振动检测单元20以可在壳体10的轴方向(即，前后方向)上变位的方式插入到壳体10。螺旋弹簧35收容在壳体10的大直径部11中，设置在振动检测单元20的后方侧。螺旋弹簧35以其轴与壳体10的轴大致同轴的状态设置。螺旋弹簧35的一端(后方侧端部)由止动环36支撑。止动环36嵌入在壳体10的大直径部11的内面所形成的槽11b中，承接螺旋弹簧35的一端。

另一方面，螺旋弹簧35的另一端(前方侧端部)接触到振动检测单元20的支持器22。并且，螺旋弹簧35构成为通过向前方对支持器22施加弹力，来向前方对振动检测单元20施加弹力，从而使检测针21的前端21d从壳体10突出。具体而言，金属制支持器23形成有从大直径部23a的筒状壁开始向外方(直径方向外方)突出的弹簧承接部23f。即，弹簧承接部23f形成为从支持器22的轴方向的中途的筒状壁向外方突出。螺旋弹簧35的另一端接触到金属制支持器23的弹簧承接部23f的后方侧的面。并且，螺旋弹簧35通过向前方对金属制支持器23施加弹力，来向前方对振动检测单元20施加弹力。

在振动检测单元20由螺旋弹簧35向前方施加弹力，使检测针21的前端21d突出规定长度的状态下，弹簧承接部23f接触到壳体10的大直径部11与中直径部12的阶梯部。即，通过金属制支持器23的弹簧承接部23f接触到该阶梯部，来限制振动检测单元20向前方的变位动作。

在上述传感装置1中，通过将检测针21的前端21d按贴在被测量体上，押入检测针21，来使被测量体的机械振动传达到检测针21，作为压力变动作用在压电元件25、26上。与此相应，在压电元件25、26产生电压变动，有关该电压变动的信号从电极板27、28经由信号线而被传送到天线3的信号处理电路，从而检测出(测量出)被测量体的振动。并且，在传感装置1中，被测量体的热(高温热)传达到接触板41，在两根热电偶线中产生电位差。然后，有关该电位差的信号被传送到天线3的信号处理电路，从而检测出(测量出)被测量体的温度。即，本实施方式的温度检测单元40通过检测针21被押入，接触到被测量体，从而检测出该被测量体的温度。如上所述，检测出的被测量体的振动以及温度的数值通过无线从天线3的发送部传送到其它承接部(省略图示)。

如上所述，根据所述实施方式1的传感装置1，通过螺旋弹簧35接触到支持器22(金属制支持器23)，向前方对该支持器22施加弹力，来向前方对振动检测单元20施加弹力，使检测针21的前端21d从壳体10突出。因此，螺旋弹簧35的弹力不会作用在被收容在支持器22(金属制支持器23)中的压电元件25、26上。即，能够阻止向前方对振动检测单元20施加弹力的螺旋弹簧35的弹力作为外部干扰作用在压电元件25、26上。故而，能够通过螺旋弹簧35对振动检测单元20施加弹力，以使检测针21的前端21d从壳体10突出，且准确检测出被测量体的振动。

并且，根据所述实施方式1的传感装置1，在支持器22(金属制支持器23)中，形成从轴方向中途的筒状壁向外方突出的弹簧承接部23f，螺旋弹簧35接触到该弹簧承接部23f而向前方对支持器22施加弹力。通过该结构，如图2所示，振动检测单元20能够以比弹簧承接部23f靠后方侧的部分插入螺旋弹簧35中的状态设置。因此，例如，与螺旋弹簧接触到支持器(金属制支持器)的后方端而向前方对支持器施加弹力的时候相比，能够缩短壳体10的轴方向(即，前后方向)的长度。

(实施方式2)

参照图3对本申请的实施方式2加以说明。本实施方式是在所述实施方式1的传感器本体2中，改变了支持器的结构，且改变了螺旋弹簧35施加弹力的地方。这里，对其改变点加以说明。

本实施方式的支持器52与所述实施方式1一样，由内侧的金属制支持器53和收容保持该金属制支持器53的外侧的树脂制支持器54构成，两个支持器53、54均形成为有底的圆筒状，与壳体10同轴设置。

关于金属制支持器53，除了省略了弹簧承接部23f之外，其它的结构与所述实施方式1的结构相同。即，本实施方式的金属制支持器53从后方侧依次形成有筒状壁的直径不同的大直径部53a以及小直径部53b，且在底壁53c形成有检测针21的后端插入而被固定的插入孔53d。在金属制支持器53内，压电元件25、26、电极板27、28、重物29、盘形弹簧31以及盖子32的设置以及结构与所述实施方式1一样。另外，与所述实施方式1一样，在金属制支持器53的小直径部53b的内面形成有保持压电元件25、26以及电极板27、28的外周的引导部53e。

树脂制支持器54设置在金属制支持器53的前方侧，收容有金属制支持器53的小直径部53b和大直径部53a的大半部分。并且，在本实施方式中，金属制支持器53也是通过其小直径部53b被压入树脂制支持器54中而被固定(保持)。与所述实施方式1一样，树脂制支持器54在底壁54c形成有检测针21的中直径部21b嵌合的插入孔54d。

在本实施方式中，螺旋弹簧35构成为接触到树脂制支持器54而向前方对该树脂制支持器54施加弹力。即，在本实施方式中，与所述实施方式1一样，螺旋弹簧35的一端(后方侧端部)由止动环36支撑，螺旋弹簧35的另一端(前方侧端部)接触到树脂制支持器54。并且，螺旋弹簧35构成为通过向前方对树脂制支持器54(支持器52)施加弹力，来向前方对振动检测单元20施加弹力，以使检测针21的前端21d从壳体10突出。具体而言，树脂制支持器54在侧壁54a的端部(后方端)形成有较厚的弹簧承接部54b。即，弹簧承接部54b形成为从支持器52的轴方向中途的筒状壁向外方突出。另外，弹簧承接部54b的外周面接触到壳体10的大直径部11的内面。螺旋弹簧35的另一端接触到树脂制支持器54的弹簧承接部54b的后方侧的面。如上所述，螺旋弹簧35通过向前方对树脂制支持器54施加弹力，来向前方对振动检测元件20施加弹力。

根据所述实施方式2的传感装置1，由于螺旋弹簧35接触到树脂制支持器54而对该树脂制支持器54施加弹力，因此能够抑制被测量体之外的振动、压力作为外部干扰作用在检测针21上。即，即使被测量体之外的振动、压力经由壳体10以及螺旋弹簧35传达到树脂制支持器54，由于该支持器54是树脂制的，因此也能够使传达到该支持器54的振动、压力衰减。从而，能够抑制外部干扰从树脂制支持器54作用在检测针21上，能够更加准确检测被测量体的振动。其它作用以及效果与所述实施方式1一样。

(实施方式3)

参照附图4～附图10对本申请的实施方式3加以说明。本实施方式是在所述实施方式1的传感器本体2中改变了支持器的结构，且改变了螺旋弹簧35施加弹力的地方。这里，对其改变点加以说明。

如图4所示，与所述实施方式1一样，本实施方式的支持器62由内侧的金属制支持器63和收容保持该金属制支持器63的外侧的树脂制支持器64构成，金属制支持器63大致形成为圆筒状，树脂制支持器64形成为有底的大致圆筒状，两个支持器63、64与壳体10同轴设置。

金属制支持器63从后方侧依次形成有筒状壁的直径不同的大直径部63a、中直径部63b以及小直径部63c，检测针21的后端插入小直径部63c中而被固定。具体而言，检测针21的大直径部21a位于金属制支持器63的中直径部63b内，中直径部21b的后方侧插入小直径部63c中。检测针21的大直径部21a形成为直径大于小直径部63c的内径，接触到中直径部63b和小直径部63c的阶梯部。在金属制支持器63内，压电元件25、26、电极板27、28、重物29、盘形弹簧31以及盖子32的设置以及结构与所述实施方式1一样。

树脂制支持器64设置在金属制支持器63的前方侧，收容有金属制支持器63的小直径部63c以及中直径部63b与大直径部63a的大半部分。具体而言，树脂制支持器64从后方侧依次形成有筒状壁64a的直径不同的大直径部64b以及小直径部64c。在树脂制支持器64内，金属制支持器63的大直径部63a位于大直径部64b，金属制支持器63的中直径部63b以及小直径部63c位于小直径部64c。并且，与所述实施方式1一样，在树脂制支持器64的底壁64d形成有检测针21的中直径部21b嵌合的插入孔64e。

在本实施方式中，树脂制支持器64中的金属制支持器63的保持状态与所述实施方式1不同。如图5以及图6所示，金属制支持器63具有两个突出片63d。突出片63d是金属制支持器63的筒状壁的轴方向上的一部分，从圆周方向上的一部分朝向直径方向的外方突出。突出片63d从大直径部63a的筒状壁突出。两个突出片63d设置在筒状壁的圆周方向上相对的位置上(即，彼此之间错开180度的位置)，是在圆周方向上延伸的片。另一方面，如图5、图7以及图8所示，树脂制支持器64在筒状壁64a的内周面形成有两个轴方向槽64f和两个圆周方向槽64g。两个轴方向槽64f是在树脂制支持器64的轴方向上延伸的槽，在大直径部64b中从后方端大致延伸到轴方向的中央。两个轴方向槽64f设置在大直径部64b(筒状壁64a)的圆周方向上相对的位置(即，彼此之间错开180度的位置)。两个圆周方向槽64g设置为在大直径部64b中比轴方向槽64f靠前方侧，且设置在大直径部64b的圆周方向的一部分上。两个圆周方向槽64g是在大直径部64b的圆周方向上延伸的槽，设置在相对的位置(即，彼此之间错开180度的位置)。轴方向槽64f和圆周方向槽64g的位置彼此之间错开90度。另外，在本实施方式中，突出片63d、轴方向槽64f和圆周方向槽64g的个数并不限定于上述个数，也可以是1个或者3个以上。

在本实施方式中，如图5所示，金属制支持器63从后方侧插入树脂制支持器64。在该插入时，金属制支持器63的突出片63d插入树脂制支持器64的轴方向槽64f。并且，当金属制支持器63插入接触到树脂制支持器64的底壁64d时，金属制支持器63的突出片63d成为从轴方向槽64f向前方侧脱出的状态(参照图9)。其次，通过使金属制支持器63旋转(参照图9所示的空体箭头)，来使金属制支持器63的突出片63d插入到树脂制支持器64的圆周方向槽64g中，从而固定金属制支持器63(参照图10)。因此，金属制支持器63被收容保持在树脂制支持器64中。所以，通过本实施方式的支持器62能够确实防止金属制支持器63从树脂制支持器64脱出的情况。

在本实施方式中，螺旋弹簧35构成为接触到树脂制支持器64而向前方对该树脂制支持器64施加弹力。即，在本实施方式中，与所述实施方式1一样，螺旋弹簧35的一端(后方侧端部)由止动环36支撑，螺旋弹簧35的另一端(前方侧端部)接触到树脂制支持器64中的筒状壁64a的后方侧端面。并且，螺旋弹簧35构成为通过向前方对树脂制支持器64(支持器62)施加弹力，来向前方对振动检测单元20施加弹力，以使检测针21的前端21d从壳体10突出。

根据所述实施方式3的传感装置1，与所述实施方式2一样，由于螺旋弹簧35接触到树脂制支持器64而对该树脂制支持器64施加弹力，因此能够抑制被测量体之外的振动、压力作为外部干扰作用在检测针21上，能够更加准确检测被测量体的振动。其它作用以及效果与所述实施方式1一样。

(其它实施方式)

在支持器22、52、62中，螺旋弹簧35所接触的地方(施加弹力的地方)并不限定于在所述实施方式中所说明的地方，只要是能够向前方对支持器22、52、62施加弹力，可以是任何地方。例如，也可以在所述实施方式1中，螺旋弹簧35接触到金属制支持器23的大直径部23a的端部(后方端)而向前方对金属制支持器23施加弹力。

并且，在所述实施方式中，对固定在被测量体上，用于测量振动等的传感装置1加以了说明，将本申请所公开的技术用于作业者用手拿着，将其按贴在被测量体上来进行测量的灵便型传感装置1中，也能够获得同样的作用效果。

并且，在本申请的传感装置1中省略了温度检测单元40，只要能够检测出被测量体的振动即可。

(工业上的利用可能性)

本申请所公开的技术适用于将检测针按贴在被测量体上，来检测被测量体振动的传感装置。

(符号说明)

1-传感装置；10-壳体；21-检测针；22、52、62-支持器；23、53、63-金属制支持器；23f-弹簧承接部；24、54、64-树脂制支持器；25、26-压电元件；29-重物(按压部件)；31-盘形弹簧(按压部件)；32-盖子(按压部件)；63d-突出片；64g-圆周方向槽。

Claims (4)

1.一种传感装置，其特征在于：包括：

筒状壳体，

振动检测单元，被插入所述壳体中，具有检测针、所述检测针的后端插入底壁而被固定的有底筒状支持器、在该支持器的内部被收容于所述检测针的后方且接触到该检测针的后端的压电元件和收容保持在所述支持器的内部且将所述压电元件按压在所述检测针的后端的按压部件，以及

弹簧，被设置在所述振动检测单元的后方侧且接触到所述支持器而向前方对该支持器施加弹力，以使所述检测针的前端从所述壳体突出，

将所述检测针的前端按贴在被测量体上，以检测出该被测量体的振动。

2.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于：

所述支持器在其轴方向中途形成从筒状壁向外方突出的弹簧承接部，

所述弹簧接触到所述支持器的弹簧承接部。

3.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于：

所述支持器由内侧的金属制支持器和收容保持该金属制支持器的外侧的树脂制支持器构成，

所述弹簧接触到所述树脂制支持器。

4.根据权利要求3所述的传感装置，其特征在于：

所述金属制支持器形成为筒状，具有突出片，该突出片是筒状壁的轴方向上的一部分，从圆周方向的一部分朝向外方突出，

所述树脂制支持器形成为筒状，在内周面的圆周方向的一部分中形成有圆周方向槽，该圆周方向槽通过使所述金属制支持器插入所述树脂制支持器中旋转，而使所述突出片插入，从而将所述金属制支持器保持在所述树脂制支持器中。