CN109580987A - 一种单轴加速度传感器装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单轴加速度传感器装置，用以解决现有技术中用于检测动车组转向架加速度信号的加速度传感器装置设计要求高，屏蔽效果不好，检测精度不高的问题。本装置包括：加速度传感器、信号电缆以及连接器；信号电缆分别与加速度传感器、连接器电连接；加速度传感器包括依次从内到外设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体；内层绝缘壳内层设置有卡槽，印制板组件设置在卡槽内，印制板组件分别和屏蔽盖、信号电缆固定连接；信号电缆依次穿过内层绝缘壳的尾管、屏蔽壳的通孔、外层绝缘壳的尾管以及外壳的尾管和连接器电连接。本单轴加速度传感器，电路板安装位置精度高，并且有较高的可靠性、绝缘耐压等级以及防护等级。

Description

一种单轴加速度传感器装置及制备方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于检测动车组转向架的加速度信号的单轴加速度传感器装置及制备方法。

背景技术

动车组转向架是支撑车体并承载车体在轨道上运行的装置，其承担着动车组上部的重量，包括车体及安装在车体内的各种器械、电气设备的重量，并通过一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上。转向架在动车组运行过程中会传递重力、牵引力、制动力，在通过曲线时还会传递横向力。

其中动车组在运行过程中需要依据于动车组转向架实现的加速度，因此在动车组转向架上安装加速度传感器即可实时反馈动车组在运行过程中的实时加速度信号。

然而，现有技术中的加速度传感器装置，设计安装复杂，加速度传感器的控制电路板的固定方式、其检测过程中的精度补偿方式以及绝缘和耐压防护都没有很好的效果，达不到目前动车组的需求，因此需要设计一种高精度、高绝缘、高耐压以及并且结构具有兼容性的加速度传感器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种单轴加速度传感器装置及制备方法，。

为了达到上述目的，采用以下技术方案：

一种单轴加速度传感器装置，包括：加速度传感器、信号电缆以及连接器；信号电缆分别与加速度传感器、连接器电连接；加速度传感器包括依次从内到外设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体；壳体包括盖板和外壳；屏蔽罩包括屏蔽盖和屏蔽壳；所述内层绝缘壳、外层绝缘壳以及外壳均设置有尾管，屏蔽盖和屏蔽壳上均设置有通孔；内层绝缘壳内层设置有卡槽，印制板组件设置在卡槽内，印制板组件分别和屏蔽盖、信号电缆固定连接；信号电缆依次穿过内层绝缘壳的尾管、屏蔽壳的通孔、外层绝缘壳的尾管以及外壳的尾管和连接器电连接。

进一步地，信号电缆的芯线包括预设信号线和预设屏蔽线，所述预设信号线对应焊接在印制板组件上，所述预设屏蔽线穿过屏蔽盖的通孔焊接在屏蔽盖上。

进一步地，屏蔽壳靠近屏蔽盖的一侧设置有多个翻折件，所述多个翻折件向内翻折紧贴并焊接在屏蔽盖上。

进一步地，还包括电缆扣压环，所述电缆扣压环扣压设置于内层绝缘壳和屏蔽壳之间的信号电缆上。

进一步地，内层绝缘壳尾管的端部设置有凸起结构，电缆扣压环设置有连接凹槽，所述凸起结构安装在电缆扣压环的连接凹槽内。

进一步地，包括O型圈，所述O型圈设置于外层绝缘壳和外壳之间，用于密封穿有信号电缆的外壳尾管。

进一步地，印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽壳、外层绝缘壳以及壳体相互之间的缝隙填充环氧树脂胶。

进一步地，内层绝缘壳外层和外层绝缘壳外层以及壳体内层均设置有防胶松脱凹槽。

进一步地，盖板分别和固化后的环氧树脂胶粘结连接以及与外壳靠近盖板的端部焊接连接。

一种单轴加速度传感器装置的制备方法，包括步骤：

S1：按照预设电气定义将信号电缆芯线与印制板组件对应焊接，并预留和屏蔽盖固定连接的预设屏蔽线；

S2：将内层绝缘壳从信号电缆的末端穿入，并通过内层绝缘壳内壁的卡槽和印制板组件连接；

S3：将电缆扣压环从信号电缆的末端穿入，并通过内层绝缘壳尾管部凸起部位，和内层绝缘壳尾管嵌入装配；

S4：依次将带有通孔的屏蔽壳、带有尾管的外层绝缘壳以及带有尾管的壳体从信号电缆的末端穿入，其中屏蔽壳套在内层绝缘壳的外部，外层绝缘壳套在屏蔽壳的外部以及外壳套在外层绝缘壳的外部，将预设O型圈套在信号电缆上并设置在外层绝缘壳和外壳之间；

S5：对屏蔽壳内填充环氧树脂胶，待环氧树脂胶固化后，将屏蔽盖放置在屏蔽壳上，并将屏蔽壳一侧的多个翻折件翻折贴紧屏蔽盖，并对多个翻折件和屏蔽盖进行焊接；

S6：对外壳内填充环氧树脂胶，待环氧树脂胶填充完外壳内部，将盖板放置在外壳上，并对盖板和外壳进行焊接。

本发明的有益效果为：

(1)本申请提供的单轴加速度传感器装置，其包括由内到外依次设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体，其印制板组件和壳体之间设置有内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体以及外层绝缘壳与壳体之间设置的O型圈，能够达到很好的绝缘耐压效果。

(2)本申请提供的单轴加速度传感器装置，其内层绝缘壳内层设置有卡槽，印制板组件通过导向卡槽装配在内层绝缘壳内，从而通过内层绝缘壳的卡槽位置保证印制板组件安装位置的精度，进一步地保证了加速度传感器检测加速度的感应精度。

(3)本申请提供的单轴加速度传感器装置，其屏蔽罩包括的屏蔽盖和屏蔽壳，通过焊接形成全封闭的金属内腔，并通过预设屏蔽线穿过屏蔽盖，连接到外部，保证印制板组件的抗干扰性能。

(4)本申请提供的单轴加速度传感器装置，其壳体包括的外壳和盖板，通过焊接连接，保证了加速度传感器装置的机械强度，增加了其可靠性。

(5)本申请中提供的单轴加速度传感器装置的内层绝缘壳内层、外层绝缘壳外层以及外壳内层，均设置有防脱胶凹槽，保证加速度传感器装置在灌胶固定时，胶不会脱落，保证了加速度传感器的印制板组件在使用过程中即使受到冲击或者一定频率的振动，胶也能很好的固定在内层绝缘壳内部、屏蔽壳内部、外层绝缘壳内部以及外壳内部。

(6)本申请中提供的加速度传感器装置，其安装部件层次分明，组装方便，部件能够通用，即实现组装部件的通用性。

(7)本申请提供的加速度传感器装置的制备方法，其制备简单，由于印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体都是通用不见，依次进行组装，设计简单，组装方便。

附图说明

图1为本发明一种单轴加速度传感器装置的结构图一；

图2为本发明一种单轴加速度穿昂起装置的制备方法流程图。

图中，10、盖板，20、屏蔽盖，30、印制板组件，40、信号电缆，41、预设信号线，42、预设屏蔽线，50、内层绝缘层，60、电缆扣压环，70、屏蔽壳，80、外层绝缘壳，90、O型圈，100、外壳，110、护套扣压环，120、橡胶护套管，130、圆形连接器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种单轴加速度传感器装置，如图1所示，本单轴及速度传感器包括：

一种单轴加速度传感器装置，包括：加速度传感器、信号电缆以及连接器；信号电缆分别与加速度传感器、连接器电连接；加速度传感器包括依次从内到外设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体；壳体包括盖板和外壳；屏蔽罩包括屏蔽盖和屏蔽壳；所述内层绝缘壳、外层绝缘壳以及外壳均设置有尾管，屏蔽盖和屏蔽壳上均设置有通孔；内层绝缘壳内层设置有卡槽，印制板组件两侧边嵌入内层绝缘层内层设置的卡槽内，并安装到位，如图2所示，通过卡槽方式连接，能够有效地提高印制板组件的安装位置精度，从而进一步地提高了加速度传感器的测量精度。印制板组件分别和屏蔽盖、信号电缆固定连接；信号电缆依次穿过内层绝缘壳的尾管、屏蔽壳的通孔、外层绝缘壳的尾管以及外壳的尾管和连接器电连接。

进一步地，信号电缆的芯线包括预设信号线和预设屏蔽线，如图1所示，信号电缆的预设信号线与印制板组件对应焊盘表贴焊接，所述预设屏蔽线穿过屏蔽盖的通孔焊接在屏蔽盖上。

进一步地，屏蔽壳靠近屏蔽盖的一侧设置有多个翻折件，所述多个翻折件向内翻折紧贴并焊接在屏蔽盖上。

其中屏蔽壳的多个翻折件向内翻折紧贴屏蔽盖后，屏蔽壳与屏蔽盖行程一个几乎全封闭的金属内腔，并通过预设屏蔽线连接到外部，印制板组件完全设置在金属内腔中，能够达到很好的防干扰效果。

进一步地，通过形成的密闭的金属内腔，能够实现单轴加速度传感器耐压值达到4000V，满足耐压要求。

进一步地，还包括电缆扣压环，所述电缆扣压环扣压设置于内层绝缘壳和屏蔽壳之间的信号电缆上。

进一步地，内层绝缘壳尾管的端部设置有凸起结构，电缆扣压环设置有连接凹槽，所述凸起结构安装在电缆扣压环的连接凹槽内，即电缆扣压环嵌入内层绝缘壳尾管上的凸起结构，其中电缆扣压环的台阶与内层绝缘壳尾管端面接触设置，然后利用扣压机对扣压环尾部进行扣压，如图1所示，其中电缆扣压环与内层绝缘壳配合设置，其中通过扣压机扣压后，能防止信号电缆被拉脱。其中内层绝缘壳尾管端部设置的凸起结构与电缆扣压环的连接凹槽配合设置，能够防止信号电缆与内层绝缘壳发生相对转动。

进一步地，包括O型圈，所述O型圈设置于外层绝缘壳和外壳之间，其中壳体在装配时，会对O型圈产生一定的挤压，从而实现密封壳体尾管的作用。

其中本实施例中提供的，印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽壳、外层绝缘壳以及壳体为依次由内到外设置，其中屏蔽罩，套在内层绝缘壳外部，屏蔽罩内腔的底面与内层绝缘壳底面接触；外层绝缘壳，套在屏蔽罩外部，外层绝缘壳内腔的底面与屏蔽罩底面接触；其中O型圈，套在信号电缆上，与外层绝缘壳尾管端部接触；其中壳体，套在外层绝缘壳外部，壳体内腔的底面与外层绝缘壳底面接触。其中印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽壳、外层绝缘壳以及壳体相互之间存在有缝隙，进一步地，印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽壳、外层绝缘壳以及壳体相互之间的缝隙填充环氧树脂胶。

本实施例中采用高强度的环氧树脂胶对印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽壳、外层绝缘壳以及壳体相互之间的缝隙进行填充，其固化后，强度和硬度高，膨胀系数小，粘结性好，从而对个零件固定效果好，不易发生胶块与各零部件及壳体脱落的现象。

进一步地，内层绝缘壳外层和外层绝缘壳外层以及壳体内层均设置有防胶松脱凹槽。由于，本实施例中提供的加速度传感器装置的使用条件比较严格，其在使用过程中即动车组在运行的过程中由于会遇到一定频率的碰撞和晃动，因此本实施例中提供的防松脱凹槽，能够避免固化后的环氧树脂胶发生松脱现象，进一步地保证了加速度传感器装置的精度。

进一步地，盖板分别和固化后的环氧树脂胶粘结连接以及与外壳靠近盖板的端部焊接连接。本实施例中，提供的盖板和外壳焊接，是通过激光焊接的方式，将盖板和外壳靠近盖板端部的一周焊接起来，起到密封的作用，保证了加速度传感器的使用条件。

进一步优选地，本实施例提供的单轴加速度传感器装置，还设置有激光打标位置，用于通过激光达标打印必要信息。

进一步优选地，本实施例提供的单轴加速度传感器装置，还设置有橡胶护套管，所述橡胶护套管的一端套在壳体尾管的端部，橡胶护套管的另一端套在连接器上，并分别用护套扣压环扣压锁紧。

进一步地，本实施例提供的单轴加速度传感器装置，壳体尾管和连接器尾管均设置有多个倒扣结构，扣压后，能有效地防止橡胶护套管松脱。

进一步地，其中壳体尾管上设置有4个轴向槽，扣压后用于有效放置橡胶护套管与壳体发生相对转动。

实施例二

本实施例中提供了一种单轴加速度传感器装置的制备方法，如图2所示，本制备方法包括：

S1：按照预设电气定义将信号电缆芯线与印制板组件对应焊接，并预留和屏蔽盖固定连接的预设屏蔽线；

S2：将内层绝缘壳从信号电缆的末端穿入，并通过内层绝缘壳内壁的卡槽和印制板组件连接；

S3：将电缆扣压环从信号电缆的末端穿入，并通过内层绝缘壳尾管部凸起部位，和内层绝缘壳尾管嵌入装配；

S4：依次将带有通孔的屏蔽壳、带有尾管的外层绝缘壳以及带有尾管的壳体从信号电缆的末端穿入，其中屏蔽壳套在内层绝缘壳的外部，外层绝缘壳套在屏蔽壳的外部以及外壳套在外层绝缘壳的外部，将预设O型圈套在信号电缆上并设置在外层绝缘壳和外壳之间；

S5：对屏蔽壳内填充环氧树脂胶，待环氧树脂胶固化后，将屏蔽盖放置在屏蔽壳上，并将屏蔽壳一侧的多个翻折件翻折贴紧屏蔽盖，并对多个翻折件和屏蔽盖进行焊接；

S6：对外壳内填充环氧树脂胶，待环氧树脂胶填充完外壳内部，将盖板放置在外壳上，并对盖板和外壳进行焊接。

本实施例中，将印制板组件通过卡槽方式嵌入内层绝缘壳，通过已经设置好的内层绝缘壳内层的卡槽来控制印制板组件的放置位置，能到保证印制板组件上加速度传感器芯片的位置精度，对加速度传感器装置装配后的误差通过电调节进行补偿，能够达到更高的测量精度。

本实施例中印制板组件中包括信号调理与转换电路，其中信号调理与转换电路主要包含电压调理电路和V/I转换电路。

电压调理电路通过具有低温漂、低失调电压的运算放大器，将加速度芯片输出的(0.5-4.5)V电压信号调理为(1-5)V电压信号。

V/I转换电路，将(1-5)V电压信号按比例转换为要求的(4-20)mA的电流输出信号。

从而能够更好的实现加速度传感器的精度。

其中本实施例中提供的内层绝缘壳、外层绝缘壳经过开模后，能够批量生产，一致性好；其中本实施例中提供的屏蔽罩为薄板材钣金件，板材厚度均匀。

其中进一步地，本实施例中提供有电路补偿步骤，即通过电调试，对装配误差进行补偿，即在填充环氧树脂胶钱，对组装好的加速度传感器进行调试，将因零部件尺寸工厂和装配误差产生的信号误差进行调节和补偿，调试完成后，进行填充环氧树脂胶。

其中本实施例中加速度传感器包括由内到外依次设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽层、外层绝缘壳以及壳体，其中由内到外依次设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽层、外层绝缘壳以及壳体之间存在相互之间的缝隙，然后通过填充环氧树脂胶进行固定，其中环氧树脂胶，完全固化时间短，只需要12h，有利于缩短生产工时；并且固化后具有很高的硬度(邵D硬度约75～85)，外力不易传入内部，且难以解剖，强行解剖会破坏电路，有利于保护电路知识产权；进一步地，温变系数小，故受温度变化产生的胶内应力小，不易损伤电路。因此环氧树脂胶不仅能达到很好的固化效果，还能实现很好的屏蔽效果。

其中盖板在装配前要在固化的环氧树脂胶表面涂适量环氧粘结剂，用于粘结盖板，该粘接剂流动性差、固化速度快、粘度大、固化后硬度高，可有效满足对盖板的粘接要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，包括：加速度传感器、信号电缆以及连接器；信号电缆分别与加速度传感器、连接器电连接；加速度传感器包括依次从内到外设置的印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽罩、外层绝缘壳、壳体；壳体包括盖板和外壳；屏蔽罩包括屏蔽盖和屏蔽壳；所述内层绝缘壳、外层绝缘壳以及外壳均设置有尾管，屏蔽盖和屏蔽壳上均设置有通孔；内层绝缘壳内层设置有卡槽，印制板组件设置在卡槽内，印制板组件分别和屏蔽盖、信号电缆固定连接；信号电缆依次穿过内层绝缘壳的尾管、屏蔽壳的通孔、外层绝缘壳的尾管以及外壳的尾管和连接器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，信号电缆的芯线包括预设信号线和预设屏蔽线，预设信号线对应焊接在印制板组件上，所述预设屏蔽线穿过屏蔽盖的通孔焊接在屏蔽盖上。

3.根据权利要求2所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，屏蔽壳靠近屏蔽盖的一侧设置有多个翻折件，所述多个翻折件向内翻折紧贴并焊接在屏蔽盖上。

4.根据权利要求1所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，还包括电缆扣压环，所述电缆扣压环扣压设置于内层绝缘壳和屏蔽壳之间的信号电缆上。

5.根据权利要求4所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，内层绝缘壳尾管的端部设置有凸起结构，电缆扣压环设置有连接凹槽，所述凸起结构安装在电缆扣压环的连接凹槽内。

6.根据权利要求1所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，包括O型圈，所述O型圈设置于外层绝缘壳和外壳之间，用于密封穿有信号电缆的外壳尾管。

7.根据权利要求1所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，印制板组件、内层绝缘壳、屏蔽壳、外层绝缘壳以及壳体相互之间的缝隙填充环氧树脂胶。

8.根据权利要求7所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，内层绝缘壳外层和外层绝缘壳外层以及壳体内层均设置有防胶松脱凹槽。

9.根据权利要求7所述的一种单轴加速度传感器装置，其特征在于，盖板分别和固化后的环氧树脂胶粘结连接以及与外壳靠近盖板的端部焊接连接。

10.一种单轴加速度传感器装置的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1：按照预设电气定义将信号电缆芯线与印制板组件对应焊接，并预留和屏蔽盖固定连接的预设屏蔽线；

S2：将内层绝缘壳从信号电缆的末端穿入，并通过内层绝缘壳内壁的卡槽和印制板组件连接；

S3：将电缆扣压环从信号电缆的末端穿入，并通过内层绝缘壳尾管部凸起部位，和内层绝缘壳尾管嵌入装配；

S4：依次将带有通孔的屏蔽壳、带有尾管的外层绝缘壳以及带有尾管的壳体从信号电缆的末端穿入，其中屏蔽壳套在内层绝缘壳的外部，外层绝缘壳套在屏蔽壳的外部以及外壳套在外层绝缘壳的外部，将预设O型圈套在信号电缆上并设置在外层绝缘壳和外壳之间；

S5：对屏蔽壳内填充环氧树脂胶，待环氧树脂胶固化后，将屏蔽盖放置在屏蔽壳上，并将屏蔽壳一侧的多个翻折件翻折贴紧屏蔽盖，并对多个翻折件和屏蔽盖进行焊接；

S6：对外壳内填充环氧树脂胶，待环氧树脂胶填充完外壳内部，将盖板放置在外壳上，并对盖板和外壳进行焊接。