CN113093206B - 一种超声波传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波传感器，包括：壳体的顶面向底面方向凹设内腔，内腔内设置第一台阶部、第二台阶部、第三台阶部，分别形成第一空腔、第二空腔、第三空腔；第一空腔底部粘接压电元件，压电元件上设有吸音层；第二空腔上设有加强层，加强层设有通孔，通孔内设有第一灌封胶；第三空腔上设有电路转接板，以及设于电路转接板上的第二灌封胶；压电元件电性连接第一连接线，第一连接线穿过第一灌封胶与电路转接板连接，电路转接板上设有绞线，绞线穿过第二灌封胶，伸出壳体外侧。本发明压电元件上设有吸音层，用于吸收向后传递的超声波、改善波形，减少余振。加强层设有通孔并设有第一灌封胶，从而更好地抑制壳体底面的振动向壳体侧部传递。

Description

一种超声波传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其指一种超声波传感器。

背景技术

在通过超声波来测定到对象物的距离的超声波传感器中，要求有灵敏的指向性。为了改善超声波传感器的指向性，以往对振动面的振动模式下功夫。

申请号201180006965.6公开的名专利中，所述壳体高度t0，振动抑制区域厚度t1，加强材料厚度t2，满足同时满足关系：0.67≤t2/t1≤1.5，0.11≤t1/t0≤0.25，t1+t2＜t0。该种方式中，由于t1厚度比较小，不利于填充更多的吸音材料改善余振、后发波及波形，同时难以保证传感器有足够的灵敏度，并且其壳体要求侧壁厚度均匀，难以实现侧壁的导电。

发明内容

本发明提供一种波形好、余振小且灵敏度高的超声波传感器。

本发明采用的技术方案为：一种超声波传感器，包括：壳体，所述壳体设有顶面和底面，所述顶面向所述底面方向凹设内腔，所述内腔内设置第一台阶部、第二台阶部、第三台阶部，所述第一台阶部与第二台阶部之间的厚度为t1，并形成第一空腔；所述第二台阶部与第三台阶部之间的厚度为t2，并形成第二空腔；所述第三台阶部与所述顶面之间的厚度为t3，并形成第三空腔；所述第一空腔底部粘接压电元件，所述压电元件上设有吸音层；所述第二空腔上设有加强层，所述加强层设有通孔，所述通孔内设有第一灌封胶；所述第三空腔上设有电路转接板，以及设于所述电路转接板上的第二灌封胶；所述压电元件电性连接第一连接线，所述第一连接线穿过所述第一灌封胶与所述电路转接板连接，所述电路转接板上设有绞线，所述绞线穿过所述第二灌封胶，伸出所述壳体外侧。

进一步地，所述第二空腔设有厚度不同的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部的宽度大于所述第二侧部的宽度。

进一步地，所述第一侧部自上而下凹设凹槽，所述凹槽内设有铆钉，所述铆钉与所述第三空腔连通。

进一步地，所述铆钉连接第二连接线，所述第二连接线连接所述电路转接板。

进一步地，所述壳体的厚度为t0，所述第一空腔为振动抑制区域，所述振动抑制区域的厚度为t1；所述加强层的厚度为t2，以使0＜t2/t1＜0.67，0.25＜t1/t0＜0.5，t1+t2＜t0的关系成立的方式构成的所述壳体、所述振动抑制区域、所述加强层。

进一步地，所述加强层设有所述通孔，所述通孔的长度为a1和宽度为b1，其外径为d，以使的关系成立的方式构成的所述通孔。

进一步地，所述第二空腔的一侧设有凸出部，所述凸出部上设有铆钉，所述铆钉连接第二连接线，所述第二连接线与所述电路转接板连接。

进一步地，所述加强层外侧设有避空槽，所述凸出部设于所述避空槽内。

进一步地，所述加强层通过胶水粘接于所述第二台阶上或所述加强层与所述第二台阶过盈配合。

进一步地，所述吸音层到达所述第一空腔的周缘部，所述吸音层上侧与所述加强层以及所述第一灌封胶紧密连接。

相较于现有技术，本发明所述压电元件上设有吸音层，用于吸收向后传递的超声波、改善波形，减少余振。所述加强层设有通孔，所述通孔内设有第一灌封胶，从而更好地抑制壳体底面的振动向壳体侧部传递，且能够形成发送/接收必要的超声波的振动面。所述内腔内设置第一台阶部、第二台阶部、第三台阶部，分别形成第一空腔、第二空腔、第三空腔，充分利用内腔的空间，使得第三空腔可以足够大，填充大面积的第二灌封胶，第二灌封胶是阻尼吸音材料，第一空腔底部的振动不会被过多抑制，传感器依然有较高的灵敏度，同时也能改善波形、减少余振。所述第二空腔设有厚度不同的第一侧部和第二侧部，第一侧部上设有铆钉，用来实现侧壁的导电，减少壳体的余振，同时降低了焊接温度和焊接大小对传感器性能的影响，可以有效地提高超声波传感器的一致性和稳定性。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，

图1：本发明的一种超声波传感器的剖视图；

图2：本发明的一种超声波传感器的部分结构俯视图；

图3：为图2部分结构的俯视图；

图4：本发明的一种超声波传感器的壳体的剖视图；

图5：本发明的一种超声波传感器的加强层的结构示意图；

图6：本发明的一种超声波传感器的后发波改善前的频谱图；

图7：本发明的一种超声波传感器的后发波改善后的频谱图；

图8：本发明的一种超声波传感器的波形改善后的频谱图；

图9：本发明的一种超声波传感器的波形改善后的频谱图。

各部件名称及其标号

壳体 1 第一侧部 32

顶面 11 凹槽 33

底面 12 第二侧部 34

内腔 13 凸出部 35

第一台阶部 131 第三空腔 4

第二台阶部 132 电路转接板 44

第三台阶部 133 绞线 45

第一空腔 2 第二灌封胶 46

压电元件 21 铆钉 5

第一连接线 22 第二连接线 51

吸音层 23 加强层 6

第二空腔 3 避空槽 61

第一灌封胶 31 通孔 62

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1和图4所示，本发明的一种超声波传感器，包括：壳体1，所述壳体1设有顶面11和底面12，所述顶面11向所述底面12方向凹设内腔13，所述内腔13内设置第一台阶部131、第二台阶部132、第三台阶部133，所述第一台阶部131与第二台阶部132之间的厚度为t1，并形成第一空腔2。所述第二台阶部132与第三台阶部133之间的厚度为t2，并形成第二空腔3。所述第三台阶部133与所述顶面11之间的厚度为t3，并形成第三空腔4。

如图1和图4所示，所述第一空腔2底部粘接压电元件21，所述压电元件21上设有吸音层23，用于吸收向后传递的超声波、改善波形，减少余振。所述吸音层23到达所述第一空腔2的周缘部，所述吸音层23上侧与所述加强层6以及所述第一灌封胶31紧密连接，抑制振动，改善波形。

如图2和图3所示，所述第二空腔3上设有加强层6，所述加强层6设有通孔62，所述通孔62内设有第一灌封胶31，从而更好地抑制壳体1底面12的振动向壳体1侧部传递，且能够形成发送/接收必要的超声波的振动面。

如图1、图2和图4所示，所述第三空腔4上设有电路转接板44，以及设于所述电路转接板44上的第二灌封胶46。所述第二空腔3设有厚度不同的第一侧部32和第二侧部34，所述第一侧部32的宽度大于所述第二侧部34的宽度。所述第一侧部32自上而下凹设凹槽33，所述凹槽33内设有铆钉5，所述铆钉5与所述第三空腔4连通。

如图1和图4所示，所述压电元件21电性连接第一连接线22，所述第一连接线22穿过所述第一灌封胶31与所述电路转接板44连接，所述电路转接板44上设有绞线45，所述绞线45穿过所述第二灌封胶46，伸出所述壳体1外侧。所述铆钉5连接第二连接线51，所述第二连接线51连接所述电路转接板44，降低了焊接温度和焊接大小对传感器性能的影响，可以有效地提高超声波传感器的一致性和稳定性。

如图1、图2和图4所示，所述第二空腔3的一侧设有凸出部35，所述凸出部35上设有铆钉5，所述铆钉5连接第二连接线51，所述第二连接线51与所述电路转接板44连接。所述加强层6外侧设有避空槽61，所述凸出部35设于所述避空槽61内。所述加强层6通过胶水粘接于所述第二台阶上或所述加强层6与所述第二台阶过盈配合，进一步地抑制振动，改善波形，减少余振，提高灵敏度。

如图1和图4所示，所述内腔13内设置第一台阶部131、第二台阶部132、第三台阶部133，分别形成第一空腔2、第二空腔3、第三空腔4，充分利用内腔13的空间，使得第三空腔4可以足够大，填充大面积的第二灌封胶46，第二灌封胶46是阻尼吸音材料，第一空腔2底部的振动不会被过多抑制，传感器依然有较高的灵敏度，同时也能改善波形、减少余振。

如图4所示，所述壳体1的厚度为t0，所述第一空腔2为振动抑制区域，所述振动抑制区域的厚度为t1；所述加强层6的厚度为t2，以使0＜t2/t1＜0.67，0.25＜t1/t0＜0.5，t1+t2＜t0的关系成立的方式构成的所述壳体1、所述振动抑制区域、所述加强层6。通过增大振动抑制区域厚度t1，增大吸音材料的可填充空间，即能改善波形、减少余振。同时因为阻尼吸音材料的填充体积大，底部振动不会被过多抑制，传感器依然有较高的灵敏度。

如图5所示，所述加强层6设有所述通孔62，所述通孔62的长度为a1和宽度为a2，其外径为d，以使的关系成立的方式构成的所述通孔62，既保证加强层6刚度足够，抑制振动，改善波形，也保证有足够的空间用于穿过第一连接线22。

如图6所示，是后发波改善之前的频谱图，有很多后发波。如图7所示，是后发波改善之后的频谱图，无后发波。

如图8所示，是改善波形之前的频谱图，出现很多杂波。如图9所示，是改善波形之后的频谱图，无杂波。

综上所述，本发明的一种超声波传感器有以下的有益效果：

1、所述压电元件21上设有吸音层23，用于吸收向后传递的超声波、改善波形，减少余振。

2、所述加强层6设有通孔62，所述通孔62内设有第一灌封胶31，从而更好地抑制壳体1底面12的振动向壳体1侧部传递，且能够形成发送/接收必要的超声波的振动面。

3、所述内腔13内设置第一台阶部131、第二台阶部132、第三台阶部133，分别形成第一空腔2、第二空腔3、第三空腔4，充分利用内腔13的空间，使得第三空腔4可以足够大，填充大面积的第二灌封胶46，第二灌封胶46是阻尼吸音材料，第一空腔2底部的振动不会被过多抑制，传感器依然有较高的灵敏度，同时也能改善波形、减少余振。

4、所述第二空腔3设有厚度不同的第一侧部32和第二侧部34，第一侧部32上设有铆钉5，用来实现侧壁的导电，减少壳体1的余振，同时降低了焊接温度和焊接大小对传感器性能的影响，可以有效地提高超声波传感器的一致性和稳定性。

只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波传感器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体设有顶面和底面，所述顶面向所述底面方向凹设内腔，所述内腔内设置第一台阶部、第二台阶部、第三台阶部，所述第一台阶部与第二台阶部之间的厚度为t1，并形成第一空腔；所述第二台阶部与第三台阶部之间的厚度为t2，并形成第二空腔；所述第三台阶部与所述顶面之间的厚度为t3，并形成第三空腔；

所述第一空腔底部粘接压电元件，所述压电元件上设有吸音层；

所述第二空腔上设有加强层，所述加强层设有通孔，所述通孔内设有第一灌封胶；

所述第三空腔上设有电路转接板，以及设于所述电路转接板上的第二灌封胶；

所述压电元件电性连接第一连接线，所述第一连接线穿过所述第一灌封胶与所述电路转接板连接，所述电路转接板上设有绞线，所述绞线穿过所述第二灌封胶，伸出所述壳体外侧。

2.如权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述第二空腔设有厚度不同的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部的宽度大于所述第二侧部的宽度。

3.如权利要求2所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述第一侧部自上而下凹设凹槽，所述凹槽内设有铆钉，所述铆钉与所述第三空腔连通。

4.如权利要求3所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述铆钉连接第二连接线，所述第二连接线连接所述电路转接板。

5.如权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述壳体的厚度为t0，所述第一空腔为振动抑制区域，所述振动抑制区域的厚度为t1；所述加强层的厚度为t2，以使

0＜t2/t1＜0.67，

0.25＜t1/t0＜0.5，

t1+t2＜t0的关系成立的方式构成的所述壳体、所述振动抑制区域、所述加强层。

6.如权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述加强层设有所述通孔，所述通孔的长度为a1和宽度为b1，其外径为d，以使

的关系成立的方式构成的所述通孔。

7.如权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述第二空腔的一侧设有凸出部，所述凸出部上设有铆钉，所述铆钉连接第二连接线，所述第二连接线与所述电路转接板连接。

8.如权利要求7所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述加强层外侧设有避空槽，所述凸出部设于所述避空槽内。

9.如权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述加强层通过胶水粘接于所述第二台阶上或所述加强层与所述第二台阶过盈配合。

10.如权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于：所述吸音层到达所述第一空腔的周缘部，所述吸音层上侧与所述加强层以及所述第一灌封胶紧密连接。