CN113390969A - 一种传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种传感器，包括具有安装孔的壳套、嵌设于所述安装孔的内壁上的匹配层，以及安装在所述匹配层上的压电陶瓷片；所述匹配层具有凹槽，所述压电陶瓷片安装在所述凹槽的底壁上。本发明可以增大灵敏度的同时降低余振，提高传感器的性能，属于检测装置的技术领域。

Description

一种传感器
技术领域
本发明涉及检测装置的技术领域，特别是涉及一种传感器。
背景技术
扫地机器人一般安装超声波高频传感器进行材质识别，尤其是在地面材质识别时，扫地机器人的超声波高频传感器需要非常高的灵敏度。传统技术中，提高高频传感器的灵敏度，往往会带来传感器的多余振动，俗称余振，多余振动会影响传感器的识别能力。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种传感器，本发明可以增大灵敏度的同时降低余振，提高传感器的性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种传感器，包括具有安装孔的壳套、嵌设于所述安装孔的内壁上的匹配层，以及安装在所述匹配层上的压电陶瓷片；所述匹配层具有凹槽，所述压电陶瓷片安装在所述凹槽的底壁上。
进一步的是，传感器还包括第一阻尼层、第二阻尼层、印刷电路板、灌封胶层、外导线、第一内接导线，以及第二内接导线；所述第一阻尼层、所述第二阻尼层、所述印刷电路板均位于所述凹槽内并依次连接，所述压电陶瓷片夹持在所述第一阻尼层与所述凹槽的底壁之间，所述灌封胶层位于所述安装孔内并与所述印刷电路板连接，所述压电陶瓷片具有正极和负极，所述第一内接导线的一端与所述压电陶瓷片的正极连接，所述第二内接导线的一端与所述压电陶瓷片的负极连接，所述第一内接导线的另一端和所述第二内接导线的另一端均与所述印刷电路板连接，所述印刷电路板与所述外导线连接。
进一步的是，所述凹槽的底壁上设有焊点槽，所述压电陶瓷片的正极上设有正焊点，所述压电陶瓷片的负极上有负焊点，所述负焊点位于所述焊点槽内，所述焊点槽内填充有贴片胶。
进一步的是，所述外导线的一端位于所述壳套外，所述外导线的另一端插设在所述灌封胶层内并与所述印刷电路板连接。
进一步的是，所述外导线上设有端子。
进一步的是，传感器还包括胶圈；所述安装孔包括依次连通的第一孔段、第二孔段、第三孔段；所述第一孔段、所述第二孔段、所述第三孔段的直径依次增大，所述第一孔段与所述第二孔段的连接处具有第一孔肩，所述第二孔段与所述第三孔段的连接处具有第二孔肩，所述匹配层上环设有卡块，所述卡块抵靠在所述第二孔段的内壁上，所述胶圈环设在所述第三孔段的内壁上并抵靠在所述第二孔肩上，所述卡块夹持在所述胶圈与所述第一孔肩之间。
进一步的是，所述灌封胶层位于所述第一孔段内。
进一步的是，所述凹槽的侧壁上具有限位块，所述印刷电路板夹持在所述灌封胶层和所述限位块之间。
进一步的是，所述第一阻尼层为硅橡胶制造的一体件，所述第二阻尼层为环氧树脂的一体件。
进一步的是，所述匹配层一体成型。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明结构简单，生产成本低。本发明的匹配层采用一体成型的结构，匹配层的凹槽底壁上具有焊点槽，焊点槽可容置负焊点及第二内接导线，压电陶瓷片上端面和下端面可以分别作为正负电极，利用压电陶瓷片的全电极发射接收信号，增大传感器的灵敏度；匹配层侧壁形成阶梯部，套在匹配层上的胶圈可以增加向内束缚力，减少侧壁振动，进一步减小余振的影响。
附图说明
图1是传感器的结构示意图。
图2是壳套的结构示意图。
图3是匹配层的结构示意图。
图4是胶圈的结构示意图。
图中，1为壳套，2为匹配层，3为压电陶瓷片，4为第一阻尼层，5为第二阻尼层，6为印刷电路板，7为灌封胶层，8为外导线，9为第一内接导线，10为第二内接导线，11为贴片胶，12为端子，13为胶圈，101为安装孔，201为凹槽，202为卡块，203为限位块，204为焊点槽，301为正焊点，302为负焊点，130为填胶区，1011为第一孔段，1012为第二孔段，1013为第三孔段，1014为第一孔肩，1015为第二孔肩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为叙述方便，除另有说明外，下文所说的上下方向与图1本身的上下方向一致，下文所说的左右方向与图1本身的左右方向一致，下文所说的左右方向与图1本身的左右方向一致。
如图1至图4所示，本实施例提供一种传感器，包括具有安装孔101的壳套1、嵌设于安装孔101的内壁上的匹配层2，以及安装在匹配层2上的压电陶瓷片3；安装孔101位于壳套1的中央区域并从上往下贯穿壳套1，安装孔101的下端通过匹配层2实现与壳套1的外部隔绝。匹配层2具有凹槽201，匹配层2呈U形。压电陶瓷片3安装在凹槽201的底壁上，压电陶瓷片3位于凹槽201内。压电陶瓷片3固定在匹配层2的凹槽201内，匹配层2嵌装固定于壳套1内，传感器结构较为稳固，有效减小余振。凹槽201的内壁可以阻隔压电陶瓷片3，避免压电陶瓷片3振动时候碰到壳套1内壁，进一步降低余振的影响。
具体的，在一个实施例中，呈U形的匹配层2通过注塑工艺一体成型。
具体的，在一个实施例中，传感器还包括第一阻尼层4、第二阻尼层5、印刷电路板6、灌封胶层7、外导线8、第一内接导线9，以及第二内接导线10；第一阻尼层4、第二阻尼层5、印刷电路板6均位于凹槽201内并依次连接，压电陶瓷片3夹持在第一阻尼层4与凹槽201的底壁之间，灌封胶层7位于安装孔101内并与印刷电路板6连接，压电陶瓷片3具有正极和负极，第一内接导线9的一端与压电陶瓷片3的正极连接，第二内接导线10的一端与压电陶瓷片3的负极连接，第一内接导线9的另一端和第二内接导线10的另一端均与印刷电路板6连接，印刷电路板6与外导线8连接。第一阻尼层4、第二阻尼层5、印刷电路板6均位于匹配层2的凹槽201内，第一阻尼层4、第二阻尼层5、印刷电路板6从下往上依次排列。灌封胶层7填充在匹配层2上方的安装孔101内。
传统的传感器采用单层的阻尼层，单层的阻尼层会压制到压电陶瓷片3的振动，本实施例中采用双层阻尼层，第一阻尼层4可以分隔第二阻尼层5和压电陶瓷片3，通过第一阻尼层4和第二阻尼层5，使得传感器的有益振动不会被损耗太多，既能有效减小余振的同时不会压制到压电陶瓷片3的振动。
具体的，在一个实施例中，压电陶瓷片3通过贴片胶11粘贴在凹槽201的底壁上，压电陶瓷片3左右两端通过贴片胶11与凹槽201的侧壁连接。
具体的，在一个实施例中，凹槽201的底壁上设有焊点槽204，传统的翻边电极的负极和正极均在同一个面，会牺牲正负电极的相对面积，振动虽然会减小，但是幅值也会减小，影响传感器的性能。本申请的压电陶瓷片3为全电极，压电陶瓷片3的上端面为正极，压电陶瓷片3的下端面为负极，保证了正负电极的相对面积，使得全电极幅值大的同时振动小，利用压电陶瓷片3全电极发射接收信号，增大探头的灵敏度，从而提高了传感器的识别性能。压电陶瓷片3的正极上设有正焊点301，压电陶瓷片3的负极上有负焊点302，负焊点302位于焊点槽204内，焊点槽204内填充有贴片胶11。
具体的，在一个实施例中，外导线8的一端位于壳套1外，外导线8的另一端插设在灌封胶层7内并与印刷电路板6连接。印刷电路板6的中央区域设有与第二阻尼层5连通的布线孔，第一内接导线9，以及第二内接导线10穿过布线孔与印刷电路板6上端面连接。
具体的，在一个实施例中，位于壳套1外的外导线8上设有端子12。端子12的型号为A1501H-2F。
具体的，在一个实施例中，传感器还包括胶圈13；安装孔101包括依次连通的第一孔段1011、第二孔段1012、第三孔段1013；第一孔段1011、第二孔段1012、第三孔段1013从上往下依次排列，第一孔段1011、第二孔段1012、第三孔段1013的直径依次增大。第一孔段1011与第二孔段1012的连接处具有第一孔肩1014，第二孔段1012与第三孔段1013的连接处具有第二孔肩1015，匹配层2的外侧面上环设有卡块202，卡块202的侧面抵靠在第二孔段1012的内壁上，胶圈13环设在第三孔段1013的内壁上且胶圈13的上端抵靠在第二孔肩1015上，胶圈13的外圆周侧面抵靠在第三孔段1013的内壁上。胶圈13套设在匹配层2的外侧，胶圈13夹持在匹配层2的外侧和第三孔段1013的内壁之间，卡块202夹持在胶圈13的上端面与第一孔肩1014之间。胶圈13为硅胶套，胶圈13可以增加向内束缚力，减少侧壁振动。
具体的，在一个实施例中，灌封胶层7位于第一孔段1011内，灌封胶层7填充在第一孔段1011内。
具体的，在一个实施例中，凹槽201的侧壁上具有限位块203，限位块203环设在凹槽201的内壁。印刷电路板6夹持在灌封胶层7和限位块203之间。印刷电路板6的下端面抵靠在限位块203上端面，印刷电路板6的上端面与匹配层2的上端面之间存在一定的间隙，印刷电路板6的上端面设有焊接点且焊接点位于间隙内，间隙内和间隙上方填充有灌封胶层7。
具体的，在一个实施例中，第一阻尼层4为硅橡胶制造的一体件，第二阻尼层5为环氧树脂的一体件。与压电陶瓷片3相接的第一阻尼层4的材料为硅橡胶，与硅橡胶相邻的第二阻尼层5的材料为环氧树脂。硅橡胶的第一阻尼层4可以保证上方的环氧树脂层与压电陶瓷片3阻隔，减小有益振动的损耗，第一阻尼层4的硬度大于第二阻尼层5的硬度，硅橡胶也可换成其他硬度比环氧树脂高的介质。
具体的，在一个实施例中，第一阻尼层4的厚度小于第二阻尼层5的厚度，第一阻尼层4的厚度自边缘区域向中央区域逐渐减小。第一阻尼层4与压电陶瓷片3相接，由于压电陶瓷片3的振动的时候，压电陶瓷片3边缘的振幅会大于压电陶瓷片3的中央区域，第一阻尼层4的厚度自边缘区域向中央区域逐渐减小，可以使得压电陶瓷片3的边缘和中央区域的振幅保持一致，增大传感器的灵敏度，保证传感器的性能。
具体的，在一个实施例中，胶圈13呈环状，胶圈13的外圆周侧面分为贴合部和密封部，贴合部位于密封部的上方，密封部与安装孔101的第三孔段1013的内壁抵接，贴合部与第三孔段1013的内壁共同形成填胶区130，贴合部的侧壁上设有若干呈球状的凸起，填胶区130填充有贴胶，胶圈13的贴合部通过贴胶与第三孔段1013的内壁贴合。
本发明的装配方法：第一步：首先在银片上下两端印刷电极，然后分别引出正焊点和负焊点，从而得到压电陶瓷片。第二步：优先选择负极贴紧匹配层的凹槽底壁，负焊点对准凹槽底壁的焊点槽，凹槽底壁的焊点槽内预填充好贴片胶，贴片胶对压电陶瓷片有预定位作用。第三步：放置压电陶瓷片后，布设第一内接导线和第二内接导线并依次涂覆第一阻尼层，第二阻尼层；第二阻尼层上方覆盖PCB(印刷电路板)，布设外导线，最后填充灌封胶层；第四步：匹配层外侧壁套以胶圈；第五步：将探头卡合在壳体上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种传感器，其特征在于：包括具有安装孔的壳套、嵌设于所述安装孔的内壁上的匹配层，以及安装在所述匹配层上的压电陶瓷片；所述匹配层具有凹槽，所述压电陶瓷片安装在所述凹槽的底壁上。
2.根据权利要求1所述的一种传感器，其特征在于：还包括第一阻尼层、第二阻尼层、印刷电路板、灌封胶层、外导线、第一内接导线，以及第二内接导线；所述第一阻尼层、所述第二阻尼层、所述印刷电路板均位于所述凹槽内并依次连接，所述压电陶瓷片夹持在所述第一阻尼层与所述凹槽的底壁之间，所述灌封胶层位于所述安装孔内并与所述印刷电路板连接，所述压电陶瓷片具有正极和负极，所述第一内接导线的一端与所述压电陶瓷片的正极连接，所述第二内接导线的一端与所述压电陶瓷片的负极连接，所述第一内接导线的另一端和所述第二内接导线的另一端均与所述印刷电路板连接，所述印刷电路板与所述外导线连接。
3.根据权利要求2所述的一种传感器，其特征在于：所述凹槽的底壁上设有焊点槽，所述压电陶瓷片的正极上设有正焊点，所述压电陶瓷片的负极上有负焊点，所述负焊点位于所述焊点槽内，所述焊点槽内填充有贴片胶。
4.根据权利要求2所述的一种传感器，其特征在于：所述外导线的一端位于所述壳套外，所述外导线的另一端插设在所述灌封胶层内并与所述印刷电路板连接。
5.根据权利要求2所述的一种传感器，其特征在于：所述外导线上设有端子。
6.根据权利要求2所述的一种传感器，其特征在于：还包括胶圈；所述安装孔包括依次连通的第一孔段、第二孔段、第三孔段；所述第一孔段、所述第二孔段、所述第三孔段的直径依次增大，所述第一孔段与所述第二孔段的连接处具有第一孔肩，所述第二孔段与所述第三孔段的连接处具有第二孔肩，所述匹配层上环设有卡块，所述卡块抵靠在所述第二孔段的内壁上，所述胶圈环设在所述第三孔段的内壁上并抵靠在所述第二孔肩上，所述卡块夹持在所述胶圈与所述第一孔肩之间。
7.根据权利要求1所述的一种传感器，其特征在于：所述灌封胶层位于所述第一孔段内。
8.根据权利要求2所述的一种传感器，其特征在于：所述凹槽的侧壁上具有限位块，所述印刷电路板夹持在所述灌封胶层和所述限位块之间。
9.根据权利要求2所述的一种传感器，其特征在于：所述第一阻尼层为硅橡胶制造的一体件，所述第二阻尼层为环氧树脂的一体件。
10.根据权利要求1-9所述的一种传感器，其特征在于：所述匹配层一体成型。
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