CN210923751U - 压电传感器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种压电传感器，包括：电荷输出元件，在长度方向上具有相对的第一端面和第二端面，电荷输出元件包括基座以及由基座沿高度方向延伸形成的连接件，在连接件上套设有压电元件及质量块，压电元件及质量块通过预紧件固定于连接件且质量块相对于压电元件靠近第一端面设置；连接器，通过支撑座在电荷输出元件第一端面上方在长度方向上与第一端面间隔预定距离设置，连接器包括连接器壳体以及套设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；壳体，两端开口且具有容纳部的中空结构体，容纳部包容电荷输出元件，壳体的一开口端与连接器壳体之间通过第二绝缘层连接，壳体的另一开口端与的基座连接。

Description

压电传感器

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：电荷输出元件，在长度方向上具有相对的第一端面和第二端面，所述电荷输出元件包括基座以及由所述基座沿高度方向延伸形成的连接件，在所述连接件上套设有压电元件及质量块，所述压电元件及质量块通过预紧件固定于所述连接件且所述质量块相对于所述压电元件靠近所述第一端面设置；连接器，通过支撑座在所述电荷输出元件所述第一端面上方在所述长度方向上与所述第一端面间隔预定距离设置，所述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；壳体，两端开口且具有容纳部的中空结构体，所述容纳部包容所述电荷输出元件，所述壳体的一开口端与所述连接器壳体之间通过第二绝缘层连接，所述壳体的另一开口端与所述的基座连接。

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壳体内部；所述连接器壳体位于所述壳体内部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壳体内部的一端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设置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壳体的一端沿自身轴向设置有插孔，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导电端子的轴向设置有凹槽，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；在所述壳体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。

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基座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；所述压电元件、所述质量块以及所述预紧件沿所述基座的轴向方向依次设置，所述压电元件、所述质量块以及所述预紧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、所述第二绝缘层、所述壳体、所述连接件、所述压电元件、所述质量块以及所述预紧件均同轴设置。

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底端，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；

根据本实用新型实施例的一个方面，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，在连接件的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；所述预紧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屏蔽罩；所述基座上设置有与所述连接件同轴的屏蔽罩安装槽和壳体安装槽，所述连接件设置于所述屏蔽罩安装槽的内部，所述屏蔽罩安装槽设置于所述壳体安装槽的内部；所述屏蔽罩的开口端与所述屏蔽罩安装槽连接为内部具有容纳空间的屏蔽体，所述连接件、压电元件、质量块以及预紧件位于所述屏蔽体内，所述屏蔽罩远离于所述基座的一端设置有通孔，设置于所述压电元件的第一连接线和第二连接件均能穿过所述通孔分别与所述连接器壳体以及导电端子电连接；所述壳体远离于所述连接器的开口端与所述壳体安装槽连接，所述屏蔽体设置于所述壳体的内部。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述屏蔽罩安装槽的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”；所述壳体安装槽的横截面为“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-电荷输出元件；11-基座；12-连接件；13-压电元件；14- 质量块；15-预紧件；2-连接器；22-连接器壳体；211-第一导线连接孔； 23-导电端子；231-第二导线连接孔；24-第一绝缘层；241-第一绝缘陶瓷层；242-第一玻璃层；25-插孔；3-壳体；31-第二绝缘层；3-壳体；33-壳体安装槽；4-屏蔽罩；41-屏蔽罩安装槽。

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，包括：电荷输出元件1，在长度方向上具有相对的第一端面和第二端面，电荷输出元件1包括基座11以及由基座11沿高度方向延伸形成的连接件 12，在连接件12上套设有压电元件13及质量块14，压电元件13及质量块14通过预紧件15固定于连接件12且所述质量块14相对于压电元件13靠近所述第一端面设置；连接器2，通过基座11在电荷输出元件1的第一端面上方在长度方向上与第一端面间隔预定距离设置，连接器2包括连接器壳体22以及套设于连接器壳体22内部的导电端子23，连接器壳体22 和导电端子23之间通过第一绝缘层24连接；壳体3，两端开口且具有容纳部的中空结构体，容纳部包容所述电荷输出元件1，壳体3的一开口端与连接器壳体22之间通过第二绝缘层31连接，壳体3的另一开口端的基座11连接。

具体地，壳体3的一开口端与连接器壳体22之间通过第二绝缘层31 连接，壳体3的另一开口端的基座11连接，连接器2包括连接器壳体22 以及设套设于在连接器壳体22内部的导电端子23，连接器壳体22和导电端子23之间设置有第一绝缘层24，第一绝缘层24沿导电端子23轴向依次设置，第一绝缘层24包括：第一绝缘陶瓷层241和第一玻璃层242，第一玻璃层242和第一绝缘层24依次沿导电端子23的轴向设置，且第一玻璃层242位于离电荷输出元件1较近的一端。连接器壳体22具有面向导电端子23的内表面以及背向导电端子23的外表面，第一绝缘陶瓷层241具有朝向导电端子23的内表面以及背向导电端子23的外表面，第一绝缘陶瓷层241的内表面和导电端子23贴合，第一玻璃层242的内表面和连接器壳体22的外表面贴合；第一玻璃层242具有朝向导电端子23的内表面和背向导电端子23的外表面，第二绝缘层31的内表面和导电端子23相贴合，第一绝缘层24的外表面和壳体3的内壁相贴合。连接器壳体22与导电端子23之间通过第一绝缘层24绝缘，当压电元件13向连接器2的导电端子23传输电荷时，实现电荷输出元件1的电信号的输出，连接器壳体 22和传感器壳体3之间设置第二绝缘层31，进而保证连接器壳体22和压电传感器壳体3之间相互绝缘，以保证通过连接器壳体22就能实现电荷输出元件1的接地，避免传感器壳体3的电位对电荷输出元件1的接地端造成影响，提高了压电加速度传感器的测量精度。

进一步地，第一玻璃层242的内表面和导电端子23烧结，第一玻璃层242的外表面和连接器壳体22烧结，第一绝缘陶瓷层241的内表面和导电端子23烧结；第一绝缘陶瓷层241的外表面和连接器壳体22的内表面烧结，第二绝缘层31的内表面和连接器壳体22的外表面烧结。

进一步地，基座11的轴向方向和导电端子23的轴向方向重合或者平行，电荷输出元件1的长度方向为基座11的轴向方向。

在一些可选的实施例中，连接器壳体22一端的外表面设置有螺纹，连接器壳体22的另一端插入到壳体3内部；连接器壳体22位于壳体3内部的端部设置有第一导线连接孔211，第一导线连接孔211贯穿连接器壳体22，导电端子23位于壳体3内部的一端设置有第二导线连接孔231，第二导线连接孔231贯穿导电端子23。

具体地，压电元件13的两个电极中的一者连接至连接器2的导电端子23以实现电荷输出元件1的电信号的输出，压电元件13的两个电极中的另一者连接至连接器2的外壳，连接器2的外壳与压电传感器壳体3相互绝缘，能够保证连接器2外壳实现电荷输出元件1的接地，避免壳体3 的电位对电荷输出元件1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。第一导线连接孔211用于连接第一导线，第二导线连接孔 231用于连接第二导线。

在一些可选的实施例中，第一绝缘层24包括沿导电端子23轴向设置的第一绝缘陶瓷层241和第一玻璃层242，第一绝缘陶瓷层241和第一玻璃层242均围绕导电端子23周向设置；第二绝缘层31围绕连接器壳体22 周向设置。

在一些可选的实施例中，导电端子23远离于所述壳体3的一端沿自身轴向设置有插孔25，在导电端子23的轴向方向上插孔25的长度与导电端子23长度所满足的关系式为H1:H2＝2:5～1:3；插孔25的侧壁上沿导电端子的轴向设置有凹槽，在导电端子23的轴向方向上凹槽的长度和导电端子23长度所满足的关系式为H3:H4＝3:4～1:2；在壳体的轴向方向上导电端子23的长度和第一绝缘陶瓷层241的长度比为H5:H6＝1:1～2:1。

可选的，在导电端子的轴向方向上插孔25的长度与导电端子23长度所满足的关系式为H1:H2＝1:3；在导电端子的轴向方向上凹槽251的长度和导电端子23长度所满足的关系式为H3:H4＝3:4；在壳体的轴向方向上导电端子23的长度和第一绝缘陶瓷层241的长度比为H5:H6＝1:1.5。

具体地，插孔25内部设置有凹槽251，凹槽251用于连接插件，插件连接待测装置，在导电端子的轴向方向上凹槽251的长度和导电端子23 所满足的关系式为H3:H4＝3:4～1:2，可以保证待测装置和压力传感器有良好的接触，进而保证压电传感器的测量精度。

在一些可选的实施例中，连接件12设置于所述基座11的中心位置并沿基座11的轴向方向延伸，基座11和连接件12为一体成型；压电元件 13、质量块14以及预紧件15沿基座11的轴向方向依次设置，压电元件 13、质量块14以及预紧件15均围绕所述连接件12周向设置。

在一些可选的实施例中，导电端子23、第一绝缘层24、连接器壳体 22、第二绝缘层31、壳体3、连接件12、压电元件13、质量块14以及预紧件15均同轴设置。

进一步地，压电元件13沿其轴向具有相对的顶端和底端，压电元件 13的顶端通过绝缘层和质量块14抵接，压电元件13的底端通过绝缘层和基座11抵接；压电元件13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。压电元件13的内部设置有中心通孔，连接件12穿过通孔和压电元件13连接，压电元件13的中心通孔的孔壁与连接件12之间绝缘设置或间隙配合。质量块14的内部设置有中心孔，连接件12穿过中心孔和质量块14连接，质量块14的中心通孔的孔壁与连接件12之间绝缘设置或间隙配合。

在一些可选的实施例中，连接件12远离于基座11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12长度所满足的关系式为： H7:H8＝1:2～1:3；预紧件15和所述连接件12螺接。

可选的，在连接器外壳的轴向方向螺纹长度和连接件12长度所满足的关系式为:H7:H8＝1:3，连接器2外部的螺纹用于和插件连接，插件包括插针、套设于插针外部的插针外壳以及连接待测装置的导线，插针外壳的内壁上设置有螺纹，插针插入到导电端子23的凹槽内，插针外壳和连接器壳体22连接，压电传感器从待测装置上拆卸方便。

在一些可选的实施例中，压电传感器还包括一端开口的屏蔽罩4；基座11上设置有与连接件12同轴的屏蔽罩安装槽41和壳体安装槽33，连接件12设置于屏蔽罩安装槽41的内部，屏蔽罩安装槽41设置于壳体安装槽33的内部；屏蔽罩4的开口端与所述屏蔽罩安装槽41连接为内部具有容纳空间的屏蔽体，连接件12、压电元件13、质量块14以及预紧件15 位于屏蔽体内，屏蔽罩4远离于基座11的一端设置有通孔，设置于压电元件13的第一连接线和第二连接线均能穿过通孔分别与连接器壳体22以及导电端子23电连接；壳体3远离于所述连接器2的开口端与壳体3安装槽33连接，屏蔽体设置于壳体3的内部。

在一些可选的实施例中，屏蔽罩安装槽41的横截面为“L形”或“V 形”或“梯形”；壳体安装槽33的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”。

具体地，屏蔽罩安装槽41沿基座轴向方向的横截面为“L形”或“V 形”或“梯形”，壳体安装槽33沿基座轴向方向的横截面为“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：

电荷输出元件(1)，在长度方向上具有相对的第一端面和第二端面，所述电荷输出元件包括基座(11)以及由所述基座(11)沿高度方向延伸形成的连接件(12)，在所述连接件(12)上套设有压电元件(13)及质量块(14)，所述压电元件(13)及质量块(14)通过预紧件(15)固定于所述连接件(12)且所述质量块(14)相对于所述压电元件(13)靠近所述第一端面设置；

连接器(2)，通过基座(11)在所述电荷输出元件(1)的所述第一端面上方在所述长度方向上与所述第一端面间隔预定距离设置，所述连接器(2)包括连接器壳体(22)以及插接于所述连接器壳体(22)内部的导电端子(23)，所述连接器壳体(22)和所述导电端子(23)之间通过第一绝缘层(24)连接；

壳体(3)，两端开口且具有容纳部的中空结构体，所述容纳部包容所述电荷输出元件(1)，所述壳体(3)的一开口端与所述连接器壳体(22)之间通过第二绝缘层(31)连接，所述壳体(3)的另一开口端与所述基座连接。

2.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述连接器壳体(22)一端的外表面设置有螺纹，所述连接器壳体(22)的另一端插入到所述壳体(3)内部；所述连接器壳体(22)位于所述壳体(3)内部的端部设置有第一导线连接孔(211)，所述第一导线连接孔(211)贯穿所述连接器壳体(22)，所述导电端子(23)位于所述壳体(3)内部的一端设置有第二导线连接孔(231)，所述第二导线连接孔(231)贯穿所述导电端子(23)。

3.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(24)包括沿所述导电端子(23)轴向设置的第一绝缘陶瓷层(241)和第一玻璃层(242)，所述第一绝缘陶瓷层(241)和所述第一玻璃层(242)均围绕所述导电端子(23)周向设置；所述第二绝缘层(31)围绕所述连接器壳体(22)周向设置。

4.根据权利要求3所述的压电传感器，其特征在于，所述导电端子(23)远离于所述壳体(3)的一端沿自身轴向设置有插孔(25)，在所述导电端子(23)的轴向方向上所述插孔(25)的长度与所述导电端子(23)长度所满足的关系式为H1:H2＝2:5～1:3；

所述插孔(25)的侧壁上沿导电端子(23)的轴向设置有凹槽(251)，在所述导电端子(23)的轴向方向上所述凹槽(251)的长度和所述导电端子(23)长度所满足的关系式为H3:H4＝3:4～1:2；

在所述壳体(3)的轴向方向上所述导电端子(23)的长度和所述第一绝缘陶瓷层(241)的长度比为H5:H6＝1:1。

5.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(12)设置于所述基座(11)的中心位置并沿所述基座(11)的轴向方向延伸，所述基座(11)和所述连接件(12)为一体成型；所述压电元件(13)、所述质量块(14)以及所述预紧件(15)沿所述基座(11)的轴向方向依次设置，所述压电元件(13)、所述质量块(14)以及所述预紧件(15)均围绕所述连接件(12)周向设置。

6.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(23)、所述第一绝缘层(24)、所述连接器壳体(22)、所述第二绝缘层(31)、所述壳体(3)、所述连接件(12)、所述压电元件(13)、所述质量块(14)以及所述预紧件(15)均同轴设置。

7.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电元件(13)沿其轴向具有相对的顶端和底端，所述压电元件(13)的顶端通过绝缘层和所述质量块(14)抵接，所述压电元件(13)的底端通过绝缘层和所述基座(11)抵接；

压电元件(13)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。

8.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(12)远离于所述基座(11)的一端设置有螺纹，在所述基座(11)轴向方向所述螺纹长度和所述连接件(12)长度所满足的关系式为：H7:H8＝1:2～1:3；

所述预紧件(15)和所述连接件(12)螺接。

9.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，还包括一端开口的屏蔽罩(4)；

所述基座(11)上设置有与所述连接件(12)同轴的屏蔽罩安装槽(41)和壳体安装槽(33)，所述连接件设置于所述屏蔽罩安装槽(41)的内部，所述屏蔽罩安装槽(41)设置于所述壳体安装槽(33)的内部；

所述屏蔽罩(4)的开口端与所述屏蔽罩安装槽(41)连接为内部具有容纳空间的屏蔽体，所述连接件(12)、压电元件(13)、质量块(14)以及预紧件(15)位于所述屏蔽体内，所述屏蔽罩(4)远离于所述基座(11)的一端设置有通孔，设置于所述压电元件(13)的第一连接线和第二连接件均能穿过所述通孔分别与所述连接器壳体(22)以及导电端子(23)电连接；

所述壳体(3)远离于所述连接器(2)的开口端与所述壳体安装槽(33)连接，所述屏蔽体设置于所述壳体的内部。

10.根据权利要求9所述的压电传感器，其特征在于，所述屏蔽罩安装槽(41)的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”；所述壳体安装槽(33)的横截面为“L形”或“V形”或“梯形”。

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