CN210294316U - 一种压电式加速度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种压电式加速度传感器，底座包括支撑部及位于支撑部上的柱状连接部，连接部上设置有沿连接部轴向延伸形成的安装孔，压电元件套设在连接部外，压电元件与连接部之间形成环形间隙，质量块，无间隙套接在压电元件外部，预紧件，插设于环形间隙，预紧件为楔形块，预紧件相对较薄的一端靠近支撑部，锁固件，包括相互连接的柱状部和止挡部，柱状部与安装孔配合锁固上述各个元件，止挡部挤压预紧件的一端，以使预紧件提供径向的预紧力紧固压电元件、质量块和底座，在柱状部与安装孔之间还设置有紧固胶，本实用新型具有能防止松动，可靠性好的优点。

Description

一种压电式加速度传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种压电式加速度传感器。

背景技术

压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应，实现机械能与电能之间的相互转换。压电式传感器应用十分广泛，其中，用于测量加速度的传感器称为压电式加速度传感器。

现有的压电式加速度传感器主要由压电元件、质量块、预压弹簧、基座以及外壳组成，使用时，将压电式加速度传感器固定在被测物上，当压电式加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，该惯性力作用于压电元件上，压电元件产生电荷，输出电荷与加速度成正比，因此，根据加速度传感器输出电荷即可知加速度的大小。

现有技术中，如中国专利文献CN208459424U公开了一种电荷输出元件及环形剪切式压电加速度传感器，其所涉及锁固件与连接部通过螺纹固定连接，但是，在应用压电式加速度传感器测量加速度时，往往有连续振动和冲击，这会使得锁固件与螺纹连接产生松动，进而导致压电式加速度传感器失效，可靠性较差。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的压电加速度传感器可靠性差的缺陷，从而提供一种可靠性好的压电式加速度传感器。

本实用新型的技术方案为：

一种压电式加速度传感器，包括底座、压电元件、质量块、预紧件、锁固件，底座包括支撑部及位于支撑部上的柱状连接部，连接部上设置有沿连接部轴向延伸形成的安装孔；压电元件套设在连接部外，压电元件与连接部之间形成环形间隙；质量块无间隙套接在压电元件外部；预紧件插设于环形间隙，预紧件为楔形块，预紧件相对较薄的一端靠近支撑部；锁固件包括相互连接的柱状部和止挡部，柱状部与安装孔配合锁固上述各个元件，止挡部挤压预紧件的一端，以使预紧件提供径向的预紧力紧固压电元件、质量块和底座；在柱状部与安装孔之间还设置有紧固胶。

安装孔的孔壁上设置有凹槽，凹槽的延伸方向与安装孔的轴向平行，紧固胶设置在凹槽内。

凹槽具有至少两个，且均布设置。

支撑部上设置有与安装孔贯通的排气孔，气体和紧固胶通过排气孔排出安装孔。

锁固件在与安装孔连接前经过热处理。

预紧件的内环面为圆台形，圆台的坡度为86度－88度。

该压电式加速度传感器还包括设置在底座下侧的，将底座与安装底座的支架隔离开的绝缘片。

绝缘片与底座一体设置。

该压电式加速度传感器还包括与绝缘片连接的屏蔽罩，屏蔽罩内侧设置有压电元件、质量块、预紧件和锁固件的容纳腔，屏蔽罩的外侧设置有防雷击电路板。

该压电式加速度传感器还包括与压电元件连接的信号调理电路板，信号调理电路板胶粘在质量块上，并与防雷击电路板连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型的压电式加速度传感器，包括底座、压电元件、质量块、预紧件、锁固件，底座又包括支撑部及位于所述支撑部上的柱状连接部，连接部上设有沿连接部轴向延伸形成的安装孔，锁固件又包括相互连接的柱状部和止挡部，安装时，柱状部与所述安装孔配合锁固底座、压电元件、质量块、预紧件、锁固件，由于预紧件为楔形块，插设于压电元件与连接部形成的环形间隙中，且受止挡部挤压，使压电元件与质量块连接紧固。

使用时，压电元件受质量块的惯性力的作用，产生电荷，由于压电式加速度传感器在测量加速度时，往往有连续振动和冲击，在柱状部与安装孔之间设置有紧固胶，紧固胶能够确保柱状部与安装孔的连接可靠性，可以防止压电式加速度传感器在使用时，由于连续振动和冲击使得锁固件与预紧件产生松动，进而导致压电式加速度传感器失效，因此，可靠性好。

2.本实用新型的压电式加速度传感器，安装孔的孔壁上设置有凹槽，紧固胶设置在凹槽内，锁固件与预紧件之间为螺纹连接，在凹槽处为紧固胶连接，且由于普通螺纹连接存在间隙，当紧固胶受挤压时，紧固胶被挤压至所述间隙中，使锁固件与预紧件之间连接十分紧密，且凹槽的延伸方向与安装孔的轴向平行，便于加工，且增加连接面积。

3.本实用新型的压电式加速度传感器，当紧固胶受挤压时，紧固胶被挤压至所述间隙中，凹槽具有至少两个，且均布设置，使得紧固胶能够充分地被挤压至螺纹间隙中，因此，锁固件与预紧件连接更加紧固。

4.本实用新型的压电式加速度传感器，支撑部上设置有与安装孔贯通的排气孔，气体和紧固胶通过排气孔排出安装孔，可以有效避免因冗余的紧固胶和气体使得锁固件与预紧件连接困难。

5.本实用新型的压电式加速度传感器，锁固件在与安装孔连接前经过热处理，热处理有利于提高锁固件的机械性能，防止在拧动锁固件及工作过程中发生形变。

6.本实用新型的压电式加速度传感器，预紧件的内环面为圆台形，圆台的坡度为86度－88度，当止挡部对楔形块施力一定时，角度越大，楔形块更易插入环形间隙，经过分析，当圆台的坡86度－88度时，该压电式加速度传感器的性能最优。

7.本实用新型的压电式加速度传感器，所述绝缘件与所述底座一体设置，便于后期安装。

8.本实用新型的压电式加速度传感器，包括屏蔽罩和防雷击电路板，屏蔽罩用于抵抗外部电磁噪声，防雷击电路板用于钳制浪涌电压，使得该压电式加速度传感器具有防雷功能。

9.本实用新型的压电式加速度传感器，包括与压电元件连接的信号调理电路板，信号调理电路板能够处理压电元件产生的微小电荷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为该压电式加速度传感器的结构示意图；

图2为该压电式加速度传感器的爆炸图的结构示意图。

附图标记说明：

1－质量块；2－压电元件；3－绝缘片；4－支架；5－支撑部；6－连接部；7－楔形块；8－锁固件；9－凹槽；10－信号调理电路板；11－耐高压两芯连接器；12－防雷击电路板；13－屏蔽罩；14－壳体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例的压电式加速度传感器，如图1所示，包括底座、支架4、压电元件2、质量块1、预紧件、锁固件8。

底座包括支撑部5和柱状连接部6，柱状连接部6位于支撑部5上，底座与支架4通过绝缘片3刚性连接，连接部6、底座和支架4之间的接触面使用陶瓷焊接工艺整合为一体式结构，绝缘片3能够将支架4、压电元件2、质量块 1、预紧件和锁固件8与传感器底座隔离，使其与传感器底座之间有足够的爬电距离，本实施例所涉及的绝缘片为氧化铝陶瓷，压电元件为压电陶瓷。

连接部6上设置有沿连接部6轴向延伸形成的安装孔；压电元件2套设在连接部6外，压电元件2与连接部6之间形成环形间隙，质量块1无间隙套接在压电元件2外部；预紧件插设于压电元件2与连接部6之间形成环形间隙，预紧件为楔形块7，预紧件包括位于其两端的预紧件的一端和第二端，第二端靠近支撑部5，且预紧件的一端的厚度大于第二端的厚度；

锁固件8包括相互连接的柱状部和止挡部，柱状部与安装孔配合锁固上述各个元件，止挡部挤压预紧件的一端，以使预紧件提供径向的预紧力紧固压电元件2、质量块1和底座，锁固件8在与安装孔连接前经过热处理，热处理有利于提高锁固件8的机械性能，防止在拧动锁固件8的过程中发生形变。

预紧件的内环面为圆台形，圆台的坡度为86度－88度，当坡度过大时，经过分析，当止挡部对楔形块7施力一定时，角度越大，楔形块7更易插入环形间隙，经过实际测量，当圆台的坡86度－88度时，该压电式加速度传感器的性能最优。

安装孔的孔壁上设置有两个凹槽9，且均布设置，凹槽9的延伸方向与安装孔的轴向平行，便于加工制作，紧固胶设置在凹槽9内，支撑部5上设置有与安装孔贯通的排气孔，气体和紧固胶通过排气孔排出安装孔

该压电式加速度传感器还包括屏蔽罩13和防雷击电路板12，屏蔽罩13顶部中心处设有引线孔，其内侧设置有压电元件2、质量块1、预紧件和锁固件8 的容纳腔，屏蔽罩13的外侧设置有防雷击电路板12，屏蔽罩13包裹抵抗外部电磁噪声，防雷击电路板12其主要器件包括TVS管、气体放电管及电阻，TVS 管用来将浪涌电压钳制在22V，气体放电管用于吸收外界输入的大电流，电阻用来吸收残压，使得该压电式加速度传感器具有防雷功能。

该压电式加速度传感器还包括第一外壳14，第一外壳14为空心柱状结构，其一端焊接在所述一体式结构上，另一端与耐高压两芯连接器11焊接。

该压电式加速度传感器还包括耐高压两芯连接器11，该连接器的外壳14 为不锈钢材质，PIN针与外壳14使用玻璃烧结的形式连接，保证了两个PIN针之间、PIN针与连接器的外壳14之间有足够的爬电距离，连接器各PIN针与连接器的外壳14之间不发生火花及闪络。

安装时，将连接部6、底座和支架4之间的接触面使用陶瓷焊接工艺整合为一体式结构，将楔形块7、压电元件2与质量块1安装于所述一体式结构上，将柱状部旋入安装孔，以锁固底座、压电元件2、质量块1、预紧件、锁固件8，由于预紧件为楔形块7，插设于压电元件2与连接部6形成的环形间隙中，将锁固件8旋入安装孔时，楔形块7受止挡部挤压并沿着连接部6的外环面进行纵向及横向移动，使压电陶瓷受楔形块7挤压膨胀，连接部6、楔形块7以及质量块1之间相互挤压，紧固胶设置在凹槽9内，锁固件8与预紧件之间为螺纹连接，在凹槽9处为紧固胶连接，且由于普通螺纹连接存在间隙，当紧固胶受挤压时，紧固胶被挤压至所述间隙中，排气孔可以有效避免因冗余的紧固胶和气体使得锁固件8与预紧件连接困难，因此，使锁固件8与预紧件之间连接十分紧密，使压电元件2与连接部6连接紧固，提高了压电传感器的频率响应特性和谐振。

然后在质量块1上用胶水粘接信号调理电路板10，信号调理电路板10能够处理压电元件2产生的微小电荷，在信号调理电路板10上引线，从屏蔽罩 13的引线孔穿出，且与防雷击电路板12电连接，然后将屏蔽罩13与所述一体式结构焊接在一起。

最后，再将耐高压两芯连接器11与外壳14固定连接。

使用时，将底座固定安装在被测件上，压电元件2受质量块1的惯性力的作用，产生电荷，由于压电式加速度传感器在测量加速度时，往往有连续振动和冲击，通过在柱状部与安装孔之间设置有紧固胶，可以防止压电式加速度传感器在使用时，由于连续振动和冲击使得锁固件8与预紧件产生松动，进而导致压电式加速度传感器失效，因此，可靠性好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种压电式加速度传感器，包括：

底座，包括支撑部(5)及位于所述支撑部(5)上的柱状连接部(6)，所述连接部(6)上设置有沿所述连接部(6)轴向延伸形成的安装孔；

压电元件(2)，套设在所述连接部(6)外，所述压电元件(2)与所述连接部(6)之间形成环形间隙；

质量块(1)，无间隙套接在所述压电元件(2)外部；

预紧件，插设于所述环形间隙，所述预紧件为楔形块(7)，所述预紧件相对较薄的一端靠近所述支撑部(5)；

锁固件(8)，包括相互连接的柱状部和止挡部，所述柱状部与所述安装孔配合锁固上述各个元件，所述止挡部挤压所述预紧件的一端，以使所述预紧件提供径向的预紧力紧固所述压电元件(2)、质量块(1)和所述底座；

其特征在于，

在所述柱状部与所述安装孔之间还设置有紧固胶。

2.根据权利要求1所述的压电式加速度传感器，其特征在于，所述安装孔的孔壁上设置有凹槽(9)，所述凹槽(9)的延伸方向与所述安装孔的轴向平行，所述紧固胶设置在所述凹槽(9)内。

3.根据权利要求2所述的压电式加速度传感器，其特征在于，所述凹槽(9)具有至少两个，且均布设置。

4.根据权利要求2所述的压电式加速度传感器，其特征在于，所述支撑部(5)上设置有与所述安装孔贯通的排气孔，气体和所述紧固胶通过所述排气孔排出所述安装孔。

5.根据权利要求1－4中任一项所述的压电式加速度传感器，其特征在于，所述锁固件(8)在与所述安装孔连接前经过热处理。

6.根据权利要求1－4中任一项所述的压电式加速度传感器，其特征在于，所述预紧件的内环面为圆台形，所述圆台的坡度为86度－88度。

7.根据权利要求1－4中任一项所述的压电式加速度传感器，其特征在于，还包括设置在所述底座下侧的，将所述底座与安装所述底座的支架(4)隔离开的绝缘片(3)。

8.根据权利要求7所述的压电式加速度传感器，其特征在于，所述绝缘片(3)与所述底座一体设置。

9.根据权利要求7所述的压电式加速度传感器，其特征在于，还包括与所述绝缘片(3)连接的屏蔽罩(13)，所述屏蔽罩(13)内侧设置有所述压电元件(2)、所述质量块(1)、所述预紧件和所述锁固件(8)的容纳腔，所述屏蔽罩(13)的外侧设置有防雷击电路板(12)。

10.根据权利要求9所述的压电式加速度传感器，其特征在于，还包括与所述压电元件(2)连接的信号调理电路板(10)，所述信号调理电路板(10)胶粘在所述质量块(1)上，并与所述防雷击电路板(12)连接。

Images