CN1275100A - 超声传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声传感器(1),它有一个带一个平底部(3)的外壳(2),该外壳包围着一个支承在外壳底部(3)上的压电陶瓷盘(4)。底部(3)构成与盘(4)之间的第一电连接,一根弹簧(5)支承在盘(4)上。在盘(4)的相对的一端处,弹簧(5)与一个导电部件(7)相接触,这样构成在盘(4)和导电部件(7)的第二电连接。在非连接状态下,弹簧(5)压迫导电部件(7),使之顶在与外壳(2)有接触的一个锁定部件(8)上,由此使盘(4)短路。在连接上一根电缆(9)时,导电部件(7)被压迫而脱离锁定部件(8),由此在电缆(9)和盘(4)之间形成电连接。因此,与压电陶瓷盘(4)的电连接是在没有焊接的情况下产生的,而当电缆拆掉后超声传感器(1)是短路的。
Description
本发明涉及一种超声传感器，它包括一个具有一个平的底部的柱形外壳，在外壳中装有一支承在外壳底部上的压电陶瓷盘，外壳底部构成与压电陶瓷盘之间的第一电连接，一个支承在压电陶瓷盘上的弹簧，该弹簧在压电陶瓷盘的相对一端上与一个导电部件相接触，弹簧构成在压电陶瓷盘和导出部件之间的第二电连接。
文献DE4330745C1中描述了一种超声传感器，它有一个带平底部的柱形外壳，一个压电陶瓷盘支承在该底部上。外壳的底部上有一个沿壳壁分布的环形槽，用于容纳一种焊料，用于与压电陶瓷盘的一个端部进行电连接。由于槽是沿壳壁延伸的，因此放置压电陶瓷盘时可以不考虑焊点放置的位置。但是焊料限定了传感器能够承受的最大温度。
文献DK9300409U4公开了一种超声传感器，其中仅仅用一个薄的金属膜将压电盘与介质压力隔开，由此将介质压力传递给压电盘。为此，需要支撑盘的背部，但由于连接电缆需要空间，因此此处的支撑是有缺陷的。即使很小的介质压力也可能损坏压电盘，不仅造成测量功能的中止，而且还存在介质通过传感器溢出的危险。
本发明的目的是生产一种简单和便宜的超声传感器，它能够承受高的介质压力并且能在一个大的温度范围上精确地工作，这种超声传感器只有一些元件。
这个任务可以用一种开头所述类型的超声传感器来解决。当该超声传感器处于非连接状态时，弹簧压迫导电部件使之支承在与外壳相接触的一个锁定部件上，因而使压电陶瓷盘短路，而在连接了一根电缆的状态下，导电部件被压迫而脱离锁定部件，因而形成在电缆和压电陶瓷盘之间的电连接。
这使得在与压电陶瓷盘进行电连接时不需要焊接，而在拆出电缆后超声传感器则被短路，在压电陶瓷盘上不会建立起高电压。因此就不需要高压保护线路了，并且避免了连接的电子器件受到任何损坏。同样也消除了在传感器上连接电缆的电工受到电击的危险。
在导电部件和锁定部件之间的短路可以利用一个将传感器向外部环境紧密封闭的导电密封件来实现。这保证了在电缆保持件拆掉后外部异物不会进入到传感器内部。因此，在装配流量传感器的其它部件之前很早就可以将传感器外壳焊接到一个管结构上。
外壳底部的厚度可以制作得与外壳材料的超声波波长相匹配，这样压电盘以外壳底部的一个谐振频率进行振荡，从而振荡通过底部以很小的损失进行传送。
电缆可以安装在一个以螺纹旋入外壳中的保持件中，保持件具有用于电缆力释放的部件并且通过将一个凸缘支承在锁定部件上而形成从电缆的第一导体到外壳的第一电连接，而电缆的第二导体通过保持件上的一个中央凸起形成第二电连接，保持件的凸起和中央电缆在将保持件旋入外壳期间在压缩弹簧的同时压迫盘使之脱离锁定部件。这样不需要焊接就产生了简单而有效的电缆连接。在超声传感器中避免使用焊料，使得传感器能够用在可能会使焊料熔化的高温环境下。
保持件的凸起是由一个绝缘体盘制成的，绝缘体盘上有一个用于接纳电缆的第二导体和一个压力衬套的中央开口，压力衬套是导电的并且也有一个用于穿过电缆的第二导体的中央开口。这就产生从电缆的第二导体到导电部件的直接连接并且继续通过弹簧到压电盘的连接。
保持件的凸缘可以有一个颈部，该颈部有一个用于接纳电缆的第二导体和电缆绝缘体，而电缆的第一导体在凸缘的颈部上沿外部延伸，凸缘颈部和第一导体可以用一个管子包围住。
有利的是，电缆有一个耐高温的第一部分，该第一电缆部分通过一个电缆组件与一个第二电缆部分相连接，电缆组件包含一个电子线路。这意味着电子线路可以从超声传感器中拆出，然后可以将超声传感器放置到非常高的环境温度中。
有利的是，电缆组件的电子线路包括一个用于阻抗匹配和用于一个谐振系统的匹配的线圈。这样，压电陶瓷盘和线圈一起构成一个振荡线路，其谐振频率与输入到振荡线路中的信号相一致。
电子线路可以有用于沿超声传感器和连接电缆的方向上放大和阻抗转换的部件。因此，电缆在电子装置和传感器之间的长度是非关键的。
以下对照附图描述超声传感器，附图中，
图1是穿过传感器外壳的一个截面图，
图2是穿过装配了电缆的传感器的一个截面图，
图3是传感器的电缆连接和电缆组件。
图1示出了带一个底部3的传感器外壳2，底部3构成超声的一个窗口，超声由一个压电陶瓷盘4产生，该压电陶瓷盘由一个压缩弹簧5保持支承在底部3上。弹簧5装在一个弹簧保持架6中，在压电陶瓷盘4的相对的一端处，弹簧5支承在一个导电部件7上，该导电部件受弹簧压迫而支承在一个锁定部件8上。
与压电陶瓷盘4的第一电连接是由外壳2和底部3构成的。与压电盘4的第二电连接是由弹簧5构成的，弹簧5延伸在绝缘的弹簧保持件6中。
如图1中所示，导电部件7和锁定部件8之间有支承点，压电盘4因此被短路。这防止了在压电陶瓷盘上形成高压，这种高压在温度改变时可能会产生。短路的线路在运输和储藏期间保证最后要在其上安接电缆的电工不会受到电击形式的不愉快和危险情况。
图2示出了安装了保持件13的超声传感器。电缆9有一个第一导体10，一个绝缘体11和一个第二导体12。当保持件13旋入时，一个弹簧垫圈18压迫第一导体10，使之支承在导电凸缘14上。第一导体也可以用管子15固定，该管子是在接好电缆后卡紧在电缆9周围上。被绝缘的第二导体12穿过凸缘14并继续穿过一个绝缘体16而与一个推力垫17接触，此处示出的第二导体12是被卷曲起来的。电缆进一步用一个衬套19保持固定，该衬套是用一个接头螺帽20卡紧在电缆9上的。
在旋入保持件13时，推力垫17和卷曲的第二导体12端部将构成顶住导电部件7的一个支承。当继续旋入保持件13时，将使弹簧5产生弯曲，这样就消除了导电部件7和锁定部件8之间的短路状态，从而超声传感器开始工作。
图3示出了电缆保持件13处于拆下的状态，电缆9被固定在凸缘14上，弹簧垫圈处于一个未压紧的状态，因为只有当旋入保持件13时，弹簧垫圈才会被压紧并将电缆的第一导体卡持在凸缘14上。随后压紧接头螺帽20使得电缆衬套也将电缆9夹紧。电缆9延伸到一个电缆组件21，它可以包含一个电子线路22。从电子线路22和电缆组件21引出另一根电缆23，它继续延伸到电子计算线路，超声传感器与该电子计算线路是共同工作的。
电子线路22可以包括一个线圈，它用于阻抗匹配和用于在线圈和压电陶瓷盘4之间获得一个振荡线路。电子线路也可以包含用于放大和阻抗转换的线路，既相对于电缆9也相对于电缆23。电缆23能够在传递信号的同时给电子线路22提供所需要的电流。通过使最终的信号处理靠近超声传感器，经电缆23可以选择最合适的传送形式，这样，如果需要的话，电缆23可以获得一个非常大的长度。
该超声传感器尤其适用于高压力下，因为底部3和外壳2一起能够承受非常高的环境压力，超声传感器的该实施例尤其适用于极高的温度，因为在任何时候电缆连接都不需要焊接。温度上限由所采用的电缆来确定。因此，如果电缆9是专门的高温电缆超声传感器可在400到500℃的温度下工作，而电缆23可以是一种普通类型的电缆，因为该电缆是设定用在环境温度相当低的地方。
Claims (9)
1.超声传感器(1)，包括一个有一个平底部(3)的柱形外壳(2)，该外壳中装有一个支承在外壳底部(3)上的压电陶瓷盘(4)，外壳底部构成与压电陶瓷盘(4)的一个第一电连接，一个支承在压电陶瓷盘(4)上的弹簧(5)，该弹簧装在一个弹簧导套(6)中，在与压电陶瓷盘(4)相对的一端弹簧(5)接触一个导电部件(7)，弹簧(5)构成压电陶瓷盘(4)和导电部件(7)之间的一个第二电连接，其特征在于，在非连接状态下，弹簧(5)压迫导电部件(7)使之支承在与外壳相接触的一个锁定部件(8)上，因而使压电陶瓷盘(4)短路，而在连接了一根电缆(9)的状态下，导电部件(7)被压迫而脱离锁定部件(8)，因而形成在电缆(9)和压电陶瓷盘(4)之间的电连接。
2.按照权利要求1的超声传感器，其特征在于，在导电部件(7)和锁定部件(8)之间的短路是通过一个将传感器向外部环境紧密封闭的导电密封件实现的。
3.按照权利要求1或2的超声传感器，其特征在于，电缆(9)安装在一个保持件(13)中，该保持件以螺纹旋入外壳(2)中，保持件(13)具有用于电缆力释放的部件(15，18，19)并且通过将一个凸缘(14)支承在锁定部件(8)上而形成从电缆的第一导体(10)到外壳(2)的第一电连接，而电缆的第二导体(12)通过保持件(13)上的一个中央凸起(16，17)形成第二电连接，保持件的凸起(16，17)和电缆(12)的第二导体在将保持件(13)旋入期间在压缩弹簧(5)的同时压迫盘(7)使之脱离锁定部件(8)。
4.按照权利要求1至3中之一的超声传感器，其特征在于，保持件的凸起是由一个绝缘体盘(16)制成的，绝缘体盘(16)有一个用于接纳电缆的第二导体(12)和一个压力衬套(17)的中央开口，压力衬套是导电的并且也有一个用于穿过电缆的第二导体(12)的中央开口。
5.按照权利要求1至4中之一的超声传感器，其特征在于，保持件的凸缘(14)有一个颈部，该颈部有一个用于接纳电缆的第二导体(12)和电缆绝缘体(11)的开口，而电缆的第一导体(10)在凸缘的颈部上向外部延伸，凸缘颈部和第一导件(13)由一个管(15)包住。
6.按照权利要求1至5的超声传感器，其特征在于，电缆有一个耐高温的第一部分(9)，该第一电缆部分(9)通过一个电缆组件(21)与一个第二电缆部分(23)相连接，电缆组件(2)包含一个电子线路(22)。
7.按照权利要求6的超声传感器，其特征在于，电缆组件的电子线路(22)包括一个用于阻抗匹配和用于一个谐振系统匹配的线圈。
8.按照权利要求6或7的超声传感器，其特征在于，电子线路(22)具有沿超声器和连接电缆(23)的方向用于放大和阻抗转换的部件。
9.按照权利要求7至8中之一的超声传感器，其特征在于，电子线路(22)由供给电缆(23)供给能量。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104359516A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-18 | 宁波美卓伦仪表有限公司 | 全钛合金封装超声波气液两用流量传感器 |
| CN104641202A (zh) * | 2012-09-05 | 2015-05-20 | 西斯泰克控制测量及工程公司 | 超声波换能器和制造超声波换能器的方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10017068C1 (de) * | 2000-04-06 | 2001-11-15 | Siemens Ag | Schallkopf |
| US6973833B2 (en) * | 2002-03-12 | 2005-12-13 | Caldon, Inc. | Wafer and method |
| JP4900066B2 (ja) * | 2007-06-12 | 2012-03-21 | ミツミ電機株式会社 | 超音波センサの製造方法 |
| DE102011090082A1 (de) * | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschallwandler für ein Durchflussmessgerät |
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Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4148536A (en) * | 1976-11-22 | 1979-04-10 | Petropoulsos Nikolaostzakos J | Safety electrical receptacle |
| GB2059715B (en) * | 1979-09-18 | 1984-02-01 | Standard Telephones Cables Ltd | Electro acoustic transducers |
| DE3425176A1 (de) * | 1984-07-09 | 1986-02-20 | Fernsprech Und Signalbau Kg Sc | Piezoelektrische fernsprechkapsel |
| US5222899A (en) * | 1992-05-08 | 1993-06-29 | Hughes Aircraft Company | Electrostatic discharge safety connector for electro-explosive devices |
| DE4330745C1 (de) * | 1993-09-10 | 1995-04-27 | Siemens Ag | Ultraschallwandler mit Anpaßkörper |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104641202A (zh) * | 2012-09-05 | 2015-05-20 | 西斯泰克控制测量及工程公司 | 超声波换能器和制造超声波换能器的方法 |
| CN104359516A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-18 | 宁波美卓伦仪表有限公司 | 全钛合金封装超声波气液两用流量传感器 |
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