CN213365073U - 压电式雨量传感器和压电式雨量检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种压电式雨量传感器和压电式雨量检测系统，其中，压电式雨量传感器包括：壳体，设有第一安装开口；检测盖，盖设于所述第一安装开口；鼓膜，与所述检测盖相对设置，且所述鼓膜的周缘连接于所述壳体内壁，以与所述检测盖间隔形成有音腔；以及压电元件，叠设于所述鼓膜的背离所述检测盖的一侧。本实用新型技术方案旨在提高压电式雨量传感器的灵敏度，以提升对小雨量的测量精度。

Description

压电式雨量传感器和压电式雨量检测系统

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种压电式雨量传感器和压电式雨量检测系统。

背景技术

现有的压电式雨量传感器灵敏度太低，在对小雨进行测量时，因小雨滴落在检测盖上引起的振动不强，导致测量结果不准确。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种压电式雨量传感器，旨在提高压电式雨量传感器的灵敏度，以提升其对小雨量的测量精度。

为实现上述目的，本实用新型提出的压电式雨量传感器，包括：

壳体，设有第一安装开口；

检测盖，盖设于所述第一安装开口；

鼓膜，与所述检测盖相对设置，且所述鼓膜的周缘连接于所述壳体内壁，以与所述检测盖间隔形成有音腔；以及

压电元件，叠设于所述鼓膜的背离所述检测盖的一侧。

可选地，多个所述压电元件在所述鼓膜表面均匀间隔布设。

可选地，所述压电元件为压电蜂鸣片。

可选地，所述壳体包括：

壳本体，设有第二安装开口；以及

安装支架，通过减震结构设于所述第二安装开口，所述安装支架设有所述第一安装开口，所述检测盖和所述鼓膜均设于所述安装支架。

可选地，所述壳本体设有围绕所述第二安装开口设置的第一环形台阶，所述减震结构包括设于所述第一环形台阶与所述安装支架外壁之间的减震圈。

可选地，所述壳本体内壁设有围绕所述第一环形台阶环的多个限位凸柱，所述安装支架远离所述第一安装开口的一侧设有外翻边，所述外翻边对应每一所述限位凸柱设有一限位孔，多个所述限位凸柱一一对应地穿设于多个所述限位孔。

可选地，所述减震结构还包括设于所述限位凸柱与所述限位孔之间的减震隔离套。

可选地，所述减震隔离套的外周面设有限位环槽，所述限位孔的边缘卡设于所述限位环槽。

可选地，所述减震圈的材料为硅橡胶材料。

可选地，所述减震隔离套的材料为硅橡胶材料。

本实用新型还提出一种压电式雨量测量系统，包括前述的压电式雨量传感器。

本实用新型技术方案通过增设鼓膜，并使鼓膜与检测盖之间形成一音腔，如此，即使在测量小雨量的降雨时，该音腔亦可将检测盖上的微弱的机械振动放大并传递，以在鼓膜表面形成放大化的机械振动。叠设于鼓膜的压电元件接收该放大化的机械振动，能相应地产生放大化的电信号，为小雨量的测量提供更清晰的依据，便于压电式雨量传感器得到准确的测量结果，以提高压电式雨量传感器的灵敏度，从而提升其在测量小雨滴时的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型压电式雨量传感器一实施例的剖视图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型压电式雨量传感器的压电元件的布设示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	壳体	101	第一安装开口
110	壳本体	111	第二安装开口
				112	第一环形台阶	113	限位凸柱
120	安装支架	121	外翻边
				122	限位孔	123	第二环形台阶
200	检测盖	210	承击部
				220	环形连接部	300	鼓膜
400	压电元件	410	压电蜂鸣片
				500	减震圈	600	减震隔离套
610	限位环槽

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种压电式雨量传感器。

在本实用新型实施例中，如图1所示，该压电式雨量传感器包括：

壳体100，设有第一安装开口101；

检测盖200，盖设于第一安装开口101；

鼓膜300，与检测盖200相对设置，且鼓膜300的周缘连接于壳体100内壁，以与检测盖200间隔形成有音腔；以及

压电元件400，叠设于鼓膜300的背离检测盖200的一侧。

压电式雨量传感器是通过压电声学原理测量雨量，雨滴撞击在检测盖200上，以使其产生机械振动，该机械振动传导至压电元件400上，压电元件400发生极化，产生电信号，该电信号是压电式雨量传感器测量雨量的依据。可以理解，小雨滴的撞击将使检测盖200产生微弱的机械振动，现有的压电式雨量传感器的灵敏度较低，对于太过微弱的机械振动的响应较差。

本实用新型的压电式雨量传感器增设了鼓膜300，以使鼓膜300与检测盖200之间形成一音腔，如此，即使在测量小雨量的降雨时，该音腔亦可将检测盖200上的微弱的机械振动放大并传递，以在鼓膜300表面形成放大化的机械振动。叠设于鼓膜300的压电元件400接收该放大化的机械振动，并相应地产生放大化的电信号，为小雨量的测量提供更清晰的依据，便于压电式雨量传感器得到准确的测量结果，以提高压电式雨量传感器的灵敏度，从而提升其在测量小雨滴时的测量精度。

进一步地，在本实施例中，如图3所示，多个压电元件400在鼓膜300表面均匀间隔布设。现有的压电式雨量传感器一般将压电元件400设于检测盖200的中心位置，当雨滴撞击在检测盖200的边缘时，在检测盖200产生的机械振动从其边缘传递至中心处的压电元件400的过程中，该机械振动的强度会衰减，导致测量结果不准确。尤其是在测量小雨时，检测盖200受小雨滴撞击产生的微弱机械振动甚至容易在传递过程中衰减至消失。本实用新型采用将多个压电元件400布设于鼓膜300表面，如此，雨滴撞击在检测盖200的任意位置所产生的机械振动都将传递至鼓膜300上对应位置的压电元件400，避免该机械振动在不必要的传递过程中损失能量，即使是小雨滴产生的微弱信号也能基本无损地传递至压电元件400，以使压电元件400接收到准确的机械振动信号，压电式雨量传感器的灵敏度得以进一步提高，其对小雨的测量精度也能得到提升。

进一步地，在本实施例中，压电元件400为压电蜂鸣片410。压电蜂鸣片有很多优点，能综合提升该压电式雨量传感器的性能。压电蜂鸣片灵敏度高、耗能低，能在节能的同时，进一步提升压电式雨量传感器的灵敏度；压电蜂鸣片可靠性好、耐高低温，能有效提升压电式雨量传感器的稳定性，延长该压电式雨量传感器的使用寿命；压电蜂鸣片厚度薄、重量轻，不致于对鼓膜300造成过大负载，避免其对机械振动的放大产生干涉，以确保压电式雨量传感器对小雨滴保持高灵敏度。可选地，压电蜂鸣片410粘接于鼓膜300上，以使压电蜂鸣片410与鼓膜300组合成一个整体，从而使鼓膜300的机械振动能更直接地传递给压电蜂鸣片410，该压电式雨量传感器测量精度能因此得到进一步提升。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，壳体100包括：

壳本体110，设有第二安装开口111；以及

安装支架120，通过减震结构设于第二安装开口111，安装支架120设有第一安装开口101，检测盖200和鼓膜300均设于安装支架120。

可以理解，在测量雨量时，壳体100也将和检测盖200一起接受雨滴的撞击，因检测盖200连接于壳体100，壳体100产生的机械振动也将传导至压电元件400，产生错误的噪声信号。而又因为壳体100的质量较轻，其固有频率接近于检测盖200的固有频率，故其产生的噪声信号频率容易和检测盖200产生的有效信号频率发生混淆，从而对压电式雨量传感器的测量结果造成干扰，导致测量结果不准确。本实用新型的压电式雨量传感器的检测盖200和鼓膜300设于安装支架120上，安装支架120与壳本体110之间通过减震结构连接。面积更大的壳本体110产生的机械振动对检测结果的影响更大，设于安装支架120与壳本体110之间的减震结构可在一定程度上阻断壳本体110的机械振动向安装支架120传递，以使设于安装支架120上的鼓膜300不受该机械振动的干扰，避免该机械振动影响压电式雨量传感器的测量结果，进一步提升该压电式雨量传感器的测量精度。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，壳本体110设有围绕第二安装开口111设置的第一环形台阶112，减震结构包括设于第一环形台阶112与安装支架120外壁之间的减震圈500。因为第二安装开口111附近的这一部分壳本体110与检测盖200之间的距离最短，其产生的机械振动对测量结果的影响也最大，设于第一环形台阶112的减震圈500，能最大程度地削弱该部分的机械振动，削弱后的该机械振动传导至安装支架120上，与检测盖200所产生的机械振动将有明显区别，便于滤波电路板对壳体产生的噪音信号进行滤除，能有效避免其干扰检测结果，从而进一步提升该压电式雨量传感器的测量精度。另外，减震圈500设于第一环形台阶112，能有效密封安装支架120与壳本体110之间的接缝，避免雨水渗入壳体100内部，以保持壳体1001内部干燥的环境。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，壳本体110内壁设有围绕第一环形台阶112环的多个限位凸柱113，安装支架120远离第一安装开口101的一侧设有外翻边121，外翻边121对应每一限位凸柱113设有一限位孔121，多个限位凸柱113一一对应地穿设于多个限位孔121，如此，安装支架120能更稳定地固定于壳本体110上，在雨滴撞击于检测盖200上时，安装支架120不至于受机械振动的影响与壳本体110之间发生移位，本实用新型的压电式雨量传感器的结构稳定性也能因此得以提升。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，减震结构还包括多个设于限位凸柱113与限位孔121之间的减震隔离套600，以进一步对壳本体110产生的机械振动进行降噪处理。通过在壳本体110与安装支架120的每一连接处设置减震结构，可进一步阻断壳本体110产生的机械振动向设于安装支架120上的鼓膜300传递，以进一步提高压电式雨量传感器的灵敏度，从而进一步提升其对小雨量的测量精度。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，减震隔离套600的外周面设有限位环槽610，限位孔121的边缘卡设于减震环槽。在壳本体110与安装支架120的安装过程中，需将套有减震隔离套600的限位凸柱113与外翻边121上的限位孔121进行连接，减震隔离套600的限位环槽610可起到定位作用，当限位孔121的边缘卡设于减震隔离套600的限位环槽中时，即代表安装支架120与壳本体110之间安装到位。

进一步地，在本实施例中，减震圈500的材料为硅橡胶材料，减震隔离套600的材料也为硅橡胶材料。硅橡胶均具有高弹性，故其减震性能良好，能有效削减壳本体110在受到雨滴撞击时产生的机械振动，而且硅橡胶的耐候性好，能长期在壳本体110与安装支架120的连接处发挥减震作用，不容易失效，从而延长该压电式雨量传感器的使用寿命。当然，在其他实施例中，减震圈500和减震隔离套600的材料也可以为其他橡胶材料(如乙丙橡胶)。

可选地，在本实施例中，检测盖200的材质为金属材质。金属检测盖200的结构强度高，可增加该压电式雨量传感器的使用寿命。当然，在其他实施例中，检测盖200的材质也可以是非金属材质(如塑料)。

可选地，检测盖200可设置为薄壳结构，如此，在雨量较小，雨滴撞击力度低时，该检测盖200亦可发生形变，以进一步提高压电式雨量传感器的灵敏度，从而提升其在测量小雨滴时的测量精度。

可选地，如图2所示，检测盖200包括用于承接雨滴的承击部210，承击部210的外表面为凸弧面，可以理解，若承击部210外表面为平面结构，雨滴将积聚于承击部210外表面并产生一层水膜，之后滴落的雨滴将撞击于该水膜上，承击部210接受到的撞击强度将被水膜削减，由此将对测量结果造成极大的干扰，尤其不利于测量小雨量。本实用新型的承击部210外表面采用凸弧面的设计，可使滴落于承击部210的雨滴能顺着凸弧面向边侧滑落，避免雨滴的积聚，能进一步提高压电式雨量传感器的灵敏度，从而提升其在测量小雨滴时的测量精度。

可选地，如图2所示，检测盖200还包括设于承击部210周缘的环形连接部220，安装支架120靠近第一安装开口101一端的外壁内凹形成第二环形台阶123，环形连接部220抵接于第二环形台阶123，以使检测盖200和安装支架120之间的配合面为竖直面或近竖直面，避免从承击部210滑落的雨滴聚集于检测盖200和安装支架120的连接处，从检测盖200和安装支架120的接缝处渗入壳体100内部。进一步地，安装支架120可以采用胶粘的方式连接于安装支架120，以密封检测盖200与安装支架120的接缝。当然，在其他实施例中，也可以是，环形连接部220的内壁、第二环形台阶123上与其配合的外壁上各设有方向相反的螺纹，安装检测盖200时，将检测盖200顺着螺纹的配合方向旋紧于安装支架120上，可使两者之间的接缝紧密配合。

本实用新型还提出一种压电式雨量测量系统，该压电式雨量测量系统包括压电式雨量传感器，该压电式雨量传感器的具体结构参照上述实施例，由于本压电式雨量测量系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种压电式雨量传感器，其特征在于，包括：

壳体，设有第一安装开口；

检测盖，盖设于所述第一安装开口；

鼓膜，与所述检测盖相对设置，且所述鼓膜的周缘连接于所述壳体内壁，以与所述检测盖间隔形成有音腔；以及

压电元件，叠设于所述鼓膜的背离所述检测盖的一侧。

2.如权利要求1所述的压电式雨量传感器，其特征在于，多个所述压电元件在所述鼓膜的表面均匀间隔布设。

3.如权利要求1所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述压电元件为压电蜂鸣片。

4.如权利要求1所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述壳体包括：

壳本体，设有第二安装开口；以及

安装支架，通过减震结构设于所述第二安装开口，所述安装支架设有所述第一安装开口，所述检测盖和所述鼓膜均设于所述安装支架。

5.如权利要求4所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述壳本体设有围绕所述第二安装开口设置的第一环形台阶，所述减震结构包括设于所述第一环形台阶与所述安装支架外壁之间的减震圈。

6.如权利要求5所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述壳本体内壁设有围绕所述第一环形台阶环的多个限位凸柱，所述安装支架远离所述第一安装开口的一侧设有外翻边，所述外翻边对应每一所述限位凸柱设有一限位孔，多个所述限位凸柱一一对应地穿设于多个所述限位孔。

7.如权利要求6所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述减震结构还包括设于所述限位凸柱与所述限位孔之间的减震隔离套。

8.如权利要求7所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述减震隔离套的外周面设有限位环槽，所述限位孔的边缘卡设于所述限位环槽。

9.如权利要求7所述的压电式雨量传感器，其特征在于，所述减震圈的材料为硅橡胶材料；和/或

所述减震隔离套的材料为硅橡胶材料。

10.一种压电式雨量检测系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的压电式雨量传感器。

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