CN210803517U - 压电传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种压电传感器，包括：连接器，连接器包括连接器壳体以及穿插于连接器壳体内部的导电端子，连接器壳体和导电端子之间通过第一绝缘层连接；电荷输出元件，包括基座，基座在自身轴向上具有相对的顶端和底端，基座的顶端设置有第一凹槽，第一凹槽的内部设置有沿轴向延伸的连接件，连接件沿自身轴向依次套设有压电元件、质量块以及紧固件，在基座设置有用于安装连接器的第二凹槽，第二凹槽由基座的外周表面向基座的内部凹陷成型，连接器通过第二绝缘层与第二凹槽的内壁连接，第二凹槽的凹陷方向与轴向相交，避免传感器外壳的电位对电荷输出元件的接地端造成影响，提高了压电加速度传感器的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器领域，尤其涉及一种压电传感器。
背景技术
压电式传感器应用越来越广泛，用于测量物体的振动情况。压电传感器又称为压电加速度计，是一种惯性式的传感器。压电加速度传感器的原理是利用压断元件的压电效应，在加速度计受振时，质量块在压电元件上的力也随之变化。当被测震动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化被测加速度成正比。
压电加速度传感器广泛应用于检测的系统中，如何提高电信号的传输精度，保证测量精度成为目前亟待解决的问题。
实用新型内容
一方面本实用新型实施例提供了一种压电传感器，包括：连接器，包括连接器壳体以及穿插于所述连接器壳体内部的导电端子，所述连接器壳体和所述导电端子之间通过第一绝缘层连接；
电荷输出元件，包括基座，所述基座在自身轴向上具有相对的顶端和底端，所述基座的顶端设置有第一凹槽，所述第一凹槽的内部设置有沿所述轴向延伸的连接件，所述连接件沿自身轴向依次套设有压电元件、质量块以及紧固件，在所述基座设置有用于安装所述连接器的第二凹槽，所述第二凹槽由所述基座的外周表面向所述基座的内部凹陷成型，所述连接器通过第二绝缘层与所述第二凹槽的内壁连接，所述第二凹槽的凹陷方向与所述轴向相交。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述连接件设置于所述第一凹槽的中心位置并沿所述基座的轴向方向延伸，所述基座和所述连接件为一体成型。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述连接器壳体一端的外表面设置有螺纹，所述连接器壳体的另一端插入到所述第二凹槽的内部通过第一绝缘层和所述第二凹槽的内壁连接；所述连接器壳体位于所述第二凹槽内的端部设置有第一导线连接孔，所述第一导线连接孔贯穿所述连接器壳体，所述导电端子位于所述第一凹槽内的端部设置有第二导线连接孔，所述第二导线连接孔贯穿所述导电端子。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述第一绝缘层包括沿所述导电端子轴向相继分布的第一绝缘陶瓷层和第一玻璃层，所述第一绝缘陶瓷层和所述第一玻璃层均围绕所述导电端子周向设置；所述第二绝缘层围绕所述连接器壳体的周向设置。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述导电端子远离于所述第一凹槽的一端沿其轴向设置有插孔，在所述导电端子的轴向方向上所述插孔的长度与所述导电端子长度所满足的关系式为H1:H2＝2:5～1:3；所述插孔的侧壁上沿所述导电端子的轴向设置有第三凹槽，在所述导电端子的轴向方向上所述凹槽的长度和所述导电端子长度所满足的关系式为 H3:H4＝3:4～1:2；在所述导电端子自身的轴向方向上所述导电端子的长度和所述第一绝缘陶瓷层的长度比为H5:H6＝1:1～1:1.5。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述压电元件、所述质量块以及所述紧固件沿所述基座轴向延伸，所述压电元件、所述质量块以及所述紧固件均围绕所述连接件周向设置。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述导电端子、所述第一绝缘层、所述连接器壳体以及所述第二绝缘层均同轴设置；所述基座、所述第一凹槽、所述连接件、所述压电元件、所述质量块以及所述紧固件均同轴设置；所述导电端子的轴向方向和所述基座的轴向方向相互垂直。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述压电元件沿其轴向具有相对的顶端和低端，所述压电元件的顶端通过绝缘层和所述质量块抵接，所述压电元件的底端通过绝缘层和所述基座抵接；压电元件包括层叠设置的多个压电陶瓷层，两个相邻的压电陶瓷层之间设置有电极层，两个相邻所述电极层的极性相反。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述连接件远离于所述基座的一端设置有螺纹，在轴向方向所述螺纹长度和所述连接件长度所满足的关系式为:H7:H8＝1:2～1:3；所述紧固件和所述连接件螺接。
根据本实用新型实施例的一个方面，所述压电传感器还包括一端开口的外壳；所述第一凹槽的侧壁远离于基座一端设置有壳体安装槽，所述外壳的开口端与所述壳体安装槽连接为内部具有容纳空间的壳体，所述容纳空间设置有所述连接件以及套设于所述连接件上的压电元件、质量块以及紧固件；所述壳体安装槽的在所述轴向的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”。
本实用新型实施例提供一种压电传感器，连接器的外壳与导电端子之间通过第一绝缘层绝缘，当压电元件向连接器的导电端子传输电荷时，实现电荷输出元件的电信号的输出，连接器壳体和传感器外壳之间设置第二绝缘层，进而保证连接器壳体和压电传感器外壳之间相互绝缘，以保证通过连接器壳体就能实现电荷输出元件的接地，避免传感器外壳的电位对电荷输出元件的接地端造成影响，提高了压电加速度传感器的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本实用新型实施例提供的一种压电传感器的立体图1；
图2是本实用新型实施例提供的一种压电传感器A-A处的剖视图；
图3是本实用新型实施例提供的一种压电传感器的立体图2。
附图标记：1-连接器；11-连接器壳体；111-第一导线连接孔；12-导电端子；121-第二导线连接孔；122-插孔；123-第三凹槽；13-第一绝缘层； 131-第一绝缘陶瓷层；132-第一玻璃层；14-第二绝缘层；2-电荷输出元件；21-基座；211-第一凹槽；212-连接件；213-压电元件；214-质量块； 215-紧固件；216-第二凹槽；3-外壳；31-壳体安装槽。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了解决现有技术问题，本实用新型实施例提供了一种压电传感器，压电传感器包括：连接器1；连接器1包括连接器壳体11，连接器1还包括套设于连接器壳体11内部的导电端子12，连接器壳体11和导电端子 12之间通过第一绝缘层13连接；压电传感器还包括电荷输出元件2；电荷输出元件2包括基座21，基座21在自身轴向上具有相对的顶端和底端，基座21的顶端设置有第一凹槽211，第一凹槽211的内部设置有沿自身轴向延伸的连接件212，连接件212沿自身轴向依次套设有压电元件 213、质量块214以及紧固件215，在基座21设置有用于安装连接器1的第二凹槽216，第二凹槽216由基座21的外周表面向基座21的内部凹陷成型，连接器1通过第二绝缘层14与第二凹槽216的内壁连接，第二凹槽 216的凹陷方向与基座21的轴向相交。
具体的，压电元件213通过第一导线和连接器壳体11电连接，压电元件213通过第二导线和导电端子12电连接。通过将压电元件213的两个电极中的一者连接至连接器1的导电端子12实现电荷输出元件2的电信号的输出，通过将压电元件213的两个电极中的另一者连接至连接器壳体 11，而连接器壳体11与压电加速度传感器的壳体3相互绝缘，能够保证通过连接器壳体11实现电荷输出元件2的接地，避免外壳3的电位对电荷输出元件2的接地端造成影响，能够保证压电加速度传感器的测量精度。连接件212设置在基座21的顶端，连接件212沿自身的轴向依次设置有压电元件213、质量块214以及紧固件215，紧固件215用于将压电元件213 和质量块214固定于连接件212，通过紧固件215将压电元件213固定在外壳3中，安装简便，便于后期的拆卸与维修，且大幅提高整个结构的刚性，频响特性好。连接件212的轴向方向、第一凹槽211的轴向方向以及基座21的轴向方向平行或者重合，基座21的底端具有安装孔，安装孔与压电元件213同轴，安装孔沿基座21的轴向方向基座21的内部凹陷成型，安装孔用于连接外界装置，进而将压电传感器固定在外界装置上。
可选的，连接件212的轴向方向、第一凹槽211的轴向方向和基座21 的轴向方向重合，可以提高电荷输出原价的平稳性。
在一些可选的实施例中，连接件212设置于所述第一凹槽211的中心位置并沿基座21的轴向方向延伸，基座21和所述连接件212为一体成型，可以简化电荷输出元件2整体的结构，提高电荷输出元件2整体的强度，减少工艺流程。
在一些可选的实施例中，连接器壳体11一端的外表面设置有螺纹，连接器壳体11的另一端插入到所述第二凹槽216的内部通过第一绝缘层 13和第二凹槽216的内壁连接；连接器壳体11位于第二凹槽216内的端部设置有第一导线连接孔111，第一导线连接孔111贯穿所述连接器壳体 11，导电端子12位于第一凹槽211内的端部设置有第二导线连接孔121，第二导线连接孔121贯穿导电端子12。
进一步地，连接器壳体11设置的第一导线连接孔111用于连接第一导线，以保证通过连接器壳体11就能实现电荷输出元件2的接地，避免传感器外壳3的电位对电荷输出元件2的接地端造成影响，提高了压电加速度传感器的测量精度，导电端子12位于设置的第二导线连接孔121，第一导线连接孔111贯穿导电端子12，当压电元件213向连接器1的导电端子12传输电荷时，实现电荷输出元件2的电信号的输出，提高了压电加速度传感器的测量精度。第二凹槽216和第一凹槽211连通，第一导线和第二导线穿过连通区域连通压电元件213和连接器1。可选的，第一凹槽 211和第二凹槽216的轴线垂直。
在一些可选的实施例中，第一绝缘层13包括沿导电端子12轴向相继分布的第一绝缘陶瓷层131和第一玻璃层132，第一绝缘陶瓷层131和第一玻璃层132均围绕所述导电端子12周向设置；第二绝缘层14围绕连接器壳体11的周向设置。
具体的，连接器壳体11具有朝向导电端子12的内表面和背向导电端子12的外表面，第一绝缘陶瓷层131具有朝向导电端子12的内表面和背向导电端子12的外表面，第一绝缘陶瓷层131的内表面和绝缘端子接触，第一绝缘陶瓷层131的外表面和连接器壳体11的内表面贴合；第一玻璃层132具有朝向导电端子12的内表面和背向导电端子12的外表面，第一玻璃层132的内表面和导电端子12接触，第一玻璃层132的外表面和连接器壳体11的内表面贴合，第一玻璃层132和连接器壳体11通过玻璃胶粘合，第二玻璃层14的外表面和连接器壳体11的外表面贴合，第二玻璃层14的外表面和传感器外壳11的壳体接触，进一步保证连接器壳体11 和压电传感器的外壳3之间相互绝缘。
在一些可选的实施例中，导电端子12远离于第一凹槽211的一端沿其轴向设置有插孔122，在导电端子的轴向方向上插孔122的长度与导电端子12长度所满足的关系式为H1:H2＝2:5～1:3；插孔122的侧壁上沿导电端子的轴向设置有第三凹槽123，在导电端子的轴向方向上第三凹槽123 的长度和导电端子12长度所满足的关系式为H3:H4＝3:4～1:2；在导电端子自身的轴向方向上导电端子12的长度和第一绝缘陶瓷层131的长度比为 H5:H6＝1:1～1:1.5。
可选的，沿导电端子的轴向方向设置的插孔122长度与导电端子12 长度所满足的关系式为H1:H2＝1:1.5，导电端子12端部的插孔122可以连接外部的插件，插件连通外部的待测装置，以实现压电传感器对待测装置的检测，可以保证待测物体和压电传感器接触的稳定性，提高测量精度；在轴向方向上第三凹槽123的长度和导电端子12长度所满足的关系式为 H3:H4＝1:3，提高测量精度；在轴向方向上导电端子12的长度和第一绝缘陶瓷层131的长度比为H5:H6＝1:1，进而保证连接器壳体11和压电传感器的外壳3之间相互绝缘，以保证通过连接器壳体11就能实现电荷输出元件2的接地。
在一些可选的实施例中，压电元件213、质量块214以及紧固件215 沿基座21轴向延伸，压电元件213、质量块214以及紧固件215均围绕连接件212周向设置。
在一些可选的实施例中，导电端子12、第一绝缘层13、连接器壳体 11以及第二绝缘层14均同轴设置；基座21、第一凹槽211、连接件 212、压电元件213、质量块214以及紧固件215均同轴设置；导电端子 12的轴向方向和基座21的轴向方向相互垂直。
在一些可选的实施例中，压电元件213沿其轴向具有相对的顶端和低端，压电元件213的顶端通过绝缘层和所述质量块214抵接，压电元件 213的底端通过绝缘层和基座21抵接；压电元件213包括层叠设置的多个压电陶瓷层，两个相邻的压电陶瓷层之间设置有电极层，两个相邻所述电极层的极性相反。
进一步的，压电元件213和质量块214具有中心通孔，连接件212穿过中心通孔与压电元件213以及质量块214紧固连接。压电元件213和质量块214的中心通孔的孔壁与连接件212之间绝缘设置或间隙配合。压电元件213具有压电系数随温度升高而升高的性能，两个相邻的压电陶瓷层之间设置有电极层。两个相邻的电极层极性相反，电极层的材料为镍基合金，压电陶瓷结构沿自身轴向的两个端面上设有绝缘层，可以有效防止电荷外露，提高了压电陶元件整体的导电性能，绝缘层为氧化铝陶瓷片。
在一些可选的实施例中，连接件212远离于基座21的一端设置有螺纹，在连接件的轴向方向螺纹长度和连接件212长度所满足的关系式为:H7:H8＝1:2～1:3；紧固件215和连接件212螺接。
具体的，连接件212设置有螺纹，用于连接外部的待测装置，压电传感器和待测装置之间的通过螺纹连接，拆卸方便，可选的，螺纹长度和连接件212长度所满足的关系式为：H7:H8＝1:3。
在一些可选的实施例中，压电传感器还包括一端开口的外壳3；第一凹槽211的侧壁远离于基座21一端设置有壳体安装槽31，外壳3的开口端与壳体安装槽31连接为内部具有容纳空间的壳体，容纳空间设置有连接件212以及套设于连接件212上的压电元件213、质量块214以及紧固件215；壳体安装槽31的在轴向的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”。
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压电传感器，其特征在于，包括：
连接器(1)，包括连接器壳体(11)以及穿插于所述连接器壳体(11)内部的导电端子(12)，所述连接器壳体(11)和所述导电端子(12)之间通过第一绝缘层(13)连接；
电荷输出元件(2)，包括基座(21)，所述基座(21)在自身轴向上具有相对的顶端和底端，所述基座(21)的顶端设置有第一凹槽(211)，所述第一凹槽(211)的内部设置有沿所述轴向延伸的连接件(212)，所述连接件(212)沿自身轴向依次套设有压电元件(213)、质量块(214)以及紧固件(215)，在所述基座(21)设置有用于安装所述连接器(1)的第二凹槽(216)，所述第二凹槽(216)由所述基座(21)的外周表面向所述基座(21)的内部凹陷成型，所述连接器(1)通过第二绝缘层(14)与所述第二凹槽(216)的内壁连接，所述第二凹槽(216)的凹陷方向与所述轴向相交。
2.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述连接件(212)设置于所述第一凹槽(211)的中心位置并沿所述基座(21)的轴向方向延伸，所述基座(21)和所述连接件(212)为一体成型。
3.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述连接器壳体(11)一端的外表面设置有螺纹，所述连接器壳体(11)的另一端插入到所述第二凹槽(216)的内部通过第一绝缘层(13)和所述第二凹槽(216)的内壁连接；所述连接器壳体(11)位于所述第二凹槽(216)内的端部设置有第一导线连接孔(111)，所述第一导线连接孔(111)贯穿所述连接器壳体(11)，所述导电端子(12)位于所述第一凹槽(211)内的端部设置有第二导线连接孔(121)，所述第二导线连接孔(121)贯穿所述导电端子(12)。
4.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述第一绝缘层(13)包括沿所述导电端子(12)轴向相继分布的第一绝缘陶瓷层(131)和第一玻璃层(132)，所述第一绝缘陶瓷层(131)和所述第一玻璃层(132)均围绕所述导电端子(12)的周向设置；
所述第二绝缘层(14)围绕所述连接器壳体(11)的周向设置。
5.根据权利要求4所述的压电传感器，其特征在于，所述导电端子(12)远离于所述第一凹槽(211)的一端沿其轴向设置有插孔(122)，在所述导电端子的轴向方向上所述插孔(122)的长度与所述导电端子(12)长度所满足的关系式为H1:H2＝2:5～1:3；
所述插孔(122)的侧壁上沿所述导电端子轴向设置有第三凹槽(123)，在所述导电端子的轴向方向上所述第三凹槽(123)的长度和所述导电端子(12)长度所满足的关系式为H3:H4＝3:4～1:2；
在所述导电端子(12)自身轴向方向上所述导电端子(12)的长度和所述第一绝缘陶瓷层(131)的长度比为H5:H6＝1:1～1:1.5。
6.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电元件(213)、所述质量块(214)以及所述紧固件(215)沿所述基座(21)轴向延伸，所述压电元件(213)、所述质量块(214)以及所述紧固件(215)均围绕所述连接件(212)周向设置。
7.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述导电端子(12)、所述第一绝缘层(13)、所述连接器壳体(11)以及所述第二绝缘层(14)均同轴设置；
所述基座(21)、所述第一凹槽(211)、所述连接件(212)、所述压电元件(213)、所述质量块(214)以及所述紧固件(215)均同轴设置；
所述导电端子(12)的轴向方向和所述基座(21)的轴向方向相互垂直。
8.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电元件(213)沿其轴向具有相对的顶端和低端，所述压电元件(213)的顶端通过绝缘层和所述质量块(214)抵接，所述压电元件(213)的底端通过绝缘层和所述基座(21)抵接；
压电元件(213)包括层叠设置的多个压电陶瓷层，两个相邻的压电陶瓷层之间设置有电极层，两个相邻所述电极层的极性相反。
9.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述连接件(212)远离于所述基座(21)的一端设置有螺纹，在轴向方向所述螺纹长度和所述连接件长度所满足的关系式为:H7:H8＝1:2～1:3；
所述紧固件(215)和所述连接件(212)螺接。
10.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，还包括一端开口的外壳(3)；所述第一凹槽(211)的侧壁远离于基座一端设置有壳体安装槽(31)，所述外壳(3)的开口端与所述壳体安装槽(31)连接为内部具有容纳空间的壳体，所述容纳空间设置有所述连接件以及套设于所述连接件(212)上的压电元件(213)、质量块(214)以及紧固件(215)；所述壳体安装槽(31)的在所述轴向的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”。
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