CN216348849U - 一种高耐压温度振动复合传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高耐压温度振动复合传感器，涉及传感器技术领域，其技术方案要点是：包括外壳以及安装在外壳两端的固定件、探头底座；所述外壳内设有将内部空间分为上腔体、下腔体的凸台，凸台穿设有中间通孔；所述上腔体内安装有电路集成件，经固定件固定后的线缆与电路集成件连接；所述探头底座的端部安装有位于下腔体内的谐振组件；所述探头底座内设有空腔，空腔内安装有温度传感器；所述电路集成件的引出导线穿过中间通孔后与谐振组件、温度传感器连接。本实用新型结构简单可靠，耐压等级高，适于工况恶劣的作业环境。

Description

一种高耐压温度振动复合传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，它涉及一种高耐压温度振动复合传感器。

背景技术

目前，在轨道交通、工业生产、新能源等技术领域经常需要对系统关键设备的运行状态进行监测和识别诊断，其中振动和温度是判断设备正常工作的重要指标，使用温度振动复合传感器是对其进监控的主要手段。

通常，上述这些关键设备都工作在强电场、强磁场、极端温度等非常恶劣的环境条件下：例如，机车车辆的走行部暴露在车底，直接与外部自然环境接触并承受列车的巨大冲击载荷，此外还长期工作在列车供电电网的高压电场中，其运行状态和寿命直接影响到机车车辆和乘客的安全。再如某些高压生产车间，大型生产设备往往需要长时间工作，高温、高压、强振动是设备的工作常态，一旦设备出现问题，损失严重。所以，设计一种高耐压温度振动复合传感器来监测设备的运行状态具有重要意义。

现有的温度振动复合传感器主要存在以下问题：1、连接传感器的线缆通常较长而且与传感器相比质量很大，很难实现稳固连接的同时保证外线缆重量和刚性不对传感器内部振动测量产生影响。2、传感器内部电路走线靠近金属基体，导致耐压性能受影响。3、传感器基体结构设计不对称，影响结构强度降和工艺性，并且对振动测量有影响。因此，如何研究一种能够克服上述缺陷的高耐压温度振动复合传感是我们目前急需解决的问题。

实用新型内容

为解决现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种高耐压温度振动复合传感器，具有结构简单可靠，耐压等级高，适于工况恶劣的作业环境等特点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高耐压温度振动复合传感器，包括外壳以及安装在外壳两端的固定件、探头底座；

所述外壳内设有将内部空间分为上腔体、下腔体的凸台，凸台穿设有中间通孔；

所述上腔体内安装有电路集成件，经固定件固定后的线缆与电路集成件连接；

所述探头底座的端部安装有位于下腔体内的谐振组件；

所述探头底座内设有空腔，空腔内安装有温度传感器；

所述电路集成件的引出导线穿过中间通孔后与谐振组件、温度传感器连接。

进一步的，所述电路集成件包括自下而上依次设置的单面凹槽绝缘垫、主电路板、双面凹槽绝缘垫和接线电路板；

所述单面凹槽绝缘垫、双面凹槽绝缘垫的中部均穿设有连接孔；

所述线缆与接线电路板连接，接线电路板通过连接导线穿过双面凹槽绝缘垫的连接孔后与主电路板连接，引出导线与主电路板连接。

进一步的，所述谐振组件包括旋紧压盖以及自上而下依次设置的质量块、上绝缘套帽、上压电陶瓷电极、压电陶瓷片、下压电陶瓷电极和下绝缘套帽；

所述旋紧压盖与探头底座的端部螺纹配合后将质量块、上绝缘套帽、上压电陶瓷电极、压电陶瓷片、下压电陶瓷电极和下绝缘套帽包裹固定。

进一步的，所述质量块、上绝缘套帽、上压电陶瓷电极、压电陶瓷片、下压电陶瓷电极和下绝缘套帽均呈内设通孔的环状结构；

所述引出导线中的两个振动信号线穿过相应通孔后分别与上压电陶瓷电极、下压电陶瓷电极连接；

所述引出导线中的温度信号线穿过相应通孔和空腔后与温度传感器连接。

进一步的，所述上绝缘套帽的通孔边缘延伸出的筒体套装在质量块的通孔内，下绝缘套帽的通孔边缘延伸出的筒体套装在空腔内。

进一步的，所述温度传感器的外侧套装有绝缘热缩管。

进一步的，所述探头底座与外壳的安装相对面之间设有第二密封胶圈。

进一步的，所述固定件包括固线块和内设有灌胶腔体的尾夹体，固线块安装在灌胶腔体的端口；

所述固线块设有供线缆中的芯线穿过的穿线孔；

所述灌胶腔体内填充有绝缘胶。

进一步的，所述尾夹体与外壳的安装相对面之间设有第一密封胶圈。

进一步的，所述尾夹体远离外壳的端部设有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓装配有可将线缆固定的线箍。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提出的一种高耐压温度振动复合传感器，采用三段拼接式结构，可以降低装配难度，同时降低结构件的工艺生产难度，最终降低成本，且可实现在强电场、高湿度等恶劣环境下的温度和振动信号采集，其体积小、寿命长，应用范围广；

2、本实用新型中的固线块上设置有与芯线同等数量的穿线孔，芯线带绝缘皮穿过固线块上的穿线孔与外壳内的接线电路板连接，使芯线内部金属线与尾夹体金属基体完全隔离开，增加了此处的电气间隙和爬电距离，提高了传感器的耐压性能装配完成之后，焊接之前需要在灌胶腔体灌入起密封、绝缘、固定芯线作用的固化胶水；

3、本实用新型中的单面凹槽绝缘垫和双面凹槽绝缘垫拼接配合使内部的主电路板、连接导线均与外壳的金属基体隔离开来，增加了此处的电气间隙和爬电距离，提高了传感器的耐压性能；

4、本实用新型中的上绝缘套帽和下绝缘套帽外沿相互嵌合，使上压电陶瓷电极、压电陶瓷片、下压电陶瓷电三者完全与旋紧压盖和质量块的金属基体隔开，增加了此处的电气间隙和爬电距离，提高了传感器的耐压性能；

5、本实用新型中的旋紧压盖靠螺纹紧固在探头底座上方，为内部振动测量结构提供压紧力，并且可以通过调节旋紧压盖旋进深度来调节压紧力，满足内部压电陶瓷片和质量块对振动测量参数调节的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例中的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的整体结构俯视图；

图3是图2中A-A截面剖视图；

图4是图3中Ⅰ局部的放大视图；

图5是图3中Ⅱ局部的放大视图；

图6是本实用新型实施例中的上腔体结构立体图；

图7是本实用新型实施例中的下腔体结构立体图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、线缆；2、尾夹体；3、固线块；4、双面凹槽绝缘垫；5、外壳；6、上腔体；7、下腔体；8、质量块；9、旋紧压盖；10、探头底座；11、温度传感器；12、螺纹孔；13、灌胶腔体；14、芯线；15、接线电路板；16、连接导线；17、主电路板；18、单面凹槽绝缘垫；19、中间通孔；20、振动信号线；21、上绝缘套帽；22、下绝缘套帽；23、温度信号线；24、凸台；25、穿线孔；26、空腔；27、上压电陶瓷电极；28、压电陶瓷片；29、下压电陶瓷电极； 30、线箍；31、绝缘皮；32、第一密封胶圈；33、第二密封胶圈；34、绝缘热缩管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-附图 7，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：一种高耐压温度振动复合传感器，如图1-图3所示，包括外壳5以及安装在外壳5两端的固定件、探头底座10。外壳5内设有将内部空间分为上腔体6、下腔体7的凸台24，凸台24穿设有中间通孔19。上腔体6内安装有电路集成件，经固定件固定后的线缆1 与电路集成件连接。探头底座10的端部安装有位于下腔体7内的谐振组件。探头底座10内设有空腔26，空腔26内安装有温度传感器11。电路集成件的引出导线穿过中间通孔19后与谐振组件、温度传感器11连接。

采用三段拼接式结构，可以降低装配难度，同时降低结构件的工艺生产难度，最终降低成本，且可实现在强电场、高湿度等恶劣环境下的温度和振动信号采集，其体积小、寿命长，应用范围广。

如图3、图4与图6所示，电路集成件包括自下而上依次设置的单面凹槽绝缘垫18、主电路板17、双面凹槽绝缘垫4和接线电路板15。单面凹槽绝缘垫18、双面凹槽绝缘垫4的中部均穿设有连接孔。线缆1与接线电路板15连接，接线电路板15通过连接导线16穿过双面凹槽绝缘垫4的连接孔后与主电路板17连接，引出导线与主电路板17连接。单面凹槽绝缘垫18和双面凹槽绝缘垫4拼接配合使内部的主电路板17、连接导线16均与外壳5的金属基体隔离开来，增加了此处的电气间隙和爬电距离，提高了传感器的耐压性能。紧压盖靠螺纹紧固在探头底座10上方，为内部振动测量结构提供压紧力，并且可以通过调节旋紧压盖9 旋进深度来调节压紧力，满足内部压电陶瓷片28和质量块8对振动测量参数调节的需求。

如图3、图5与图7所示，谐振组件包括旋紧压盖9以及自上而下依次设置的质量块8、上绝缘套帽21、上压电陶瓷电极27、压电陶瓷片28、下压电陶瓷电极29和下绝缘套帽22。旋紧压盖9与探头底座10的端部螺纹配合后将质量块8、上绝缘套帽21、上压电陶瓷电极27、压电陶瓷片28、下压电陶瓷电极29和下绝缘套帽22包裹固定。

质量块8、上绝缘套帽21、上压电陶瓷电极27、压电陶瓷片28、下压电陶瓷电极29和下绝缘套帽22均呈内设通孔的环状结构。引出导线中的两个振动信号线20穿过相应通孔后分别与上压电陶瓷电极27、下压电陶瓷电极29连接。引出导线中的温度信号线23穿过相应通孔和空腔26后与温度传感器11连接。

上绝缘套帽21的通孔边缘延伸出的筒体套装在质量块8的通孔内，下绝缘套帽22的通孔边缘延伸出的筒体套装在空腔26内。上绝缘套帽21和下绝缘套帽22外沿相互嵌合，使上压电陶瓷电极27、压电陶瓷片28、下压电陶瓷电三者完全与旋紧压盖9和质量块8的金属基体隔开，增加了此处的电气间隙和爬电距离，提高了传感器的耐压性能。

如图3所示，温度传感器11的外侧套装有绝缘热缩管34。

如图3所示，探头底座10与外壳5的安装相对面之间设有第二密封胶圈33，提高传感器的密封防水性能。

如图1与图3所示，固定件包括固线块3和内设有灌胶腔体13的尾夹体2，固线块3安装在灌胶腔体13的端口。固线块3设有供线缆1中的芯线14穿过的穿线孔25。灌胶腔体13 内填充有绝缘胶，例如固化胶水。灌胶腔体13内的芯线14为线缆1剥开表皮后的一段线，穿线孔25穿过的芯线14为带绝缘皮31的线。需要说明的是，外壳5和尾夹体2先通过过盈压合的方式连接，最后进行激光焊接固定，且尾夹体2与外壳5的合压处的安装相对面之间设有第一密封胶圈32，提高传感器的密封防水性能。

如图3与图6所示，固线块3上设置有与芯线14同等数量的穿线孔25，芯线14带绝缘皮31穿过固线块3上的穿线孔25与外壳5内的接线电路板15连接，使芯线14内部金属线与尾夹体2金属基体完全隔离开，增加了此处的电气间隙和爬电距离，提高了传感器的耐压性能装配完成之后，焊接之前需要在灌胶腔体13灌入起密封、绝缘、固定芯线14作用的固化胶水。

如图2与图3所示，尾夹体2远离外壳5的端部两个设有螺纹孔12，螺纹孔12通过螺栓装配有可将线缆1固定的线箍30。在本实施例中，线箍30的开口形状设计为矩形是为了与尾夹体2配合产生小于线缆1直径的线孔，弹性线缆1与线箍30、尾夹体2组成的线孔构成过盈配合，接触面的挤压力可以固定线缆1，稳定线缆1的位置，使线缆1穿过尾夹体2 上部通孔进入到传感器壳体内部。

需要说明的是，本实用新型提供的高耐压温度振动复合传感器可应用于轨道交通、工业生产、新能源风电等恶劣工况环境下的设备状态监测，提高了传感器的耐压性，同时提升了采集信号的准确性和可靠性。

工作原理：本实用新型采用三段拼接式结构，可以降低装配难度，同时降低结构件的工艺生产难度，最终降低成本，且可实现在强电场、高湿度等恶劣环境下的温度和振动信号采集，其体积小、寿命长，应用范围广。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，包括外壳(5)以及安装在外壳(5)两端的固定件、探头底座(10)；

所述外壳(5)内设有将内部空间分为上腔体(6)、下腔体(7)的凸台(24)，凸台(24)穿设有中间通孔(19)；

所述上腔体(6)内安装有电路集成件，经固定件固定后的线缆(1)与电路集成件连接；

所述探头底座(10)的端部安装有位于下腔体(7)内的谐振组件；

所述探头底座(10)内设有空腔(26)，空腔(26)内安装有温度传感器(11)；

所述电路集成件的引出导线穿过中间通孔(19)后与谐振组件、温度传感器(11)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述电路集成件包括自下而上依次设置的单面凹槽绝缘垫(18)、主电路板(17)、双面凹槽绝缘垫(4)和接线电路板(15)；

所述单面凹槽绝缘垫(18)、双面凹槽绝缘垫(4)的中部均穿设有连接孔；

所述线缆(1)与接线电路板(15)连接，接线电路板(15)通过连接导线(16)穿过双面凹槽绝缘垫(4)的连接孔后与主电路板(17)连接，引出导线与主电路板(17)连接。

3.根据权利要求1所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述谐振组件包括旋紧压盖(9)以及自上而下依次设置的质量块(8)、上绝缘套帽(21)、上压电陶瓷电极(27)、压电陶瓷片(28)、下压电陶瓷电极(29)和下绝缘套帽(22)；

所述旋紧压盖(9)与探头底座(10)的端部螺纹配合后将质量块(8)、上绝缘套帽(21)、上压电陶瓷电极(27)、压电陶瓷片(28)、下压电陶瓷电极(29)和下绝缘套帽(22)包裹固定。

4.根据权利要求3所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述质量块(8)、上绝缘套帽(21)、上压电陶瓷电极(27)、压电陶瓷片(28)、下压电陶瓷电极(29)和下绝缘套帽(22)均呈内设通孔的环状结构；

所述引出导线中的两个振动信号线(20)穿过相应通孔后分别与上压电陶瓷电极(27)、下压电陶瓷电极(29)连接；

所述引出导线中的温度信号线(23)穿过相应通孔和空腔(26)后与温度传感器(11)连接。

5.根据权利要求4所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述上绝缘套帽(21)的通孔边缘延伸出的筒体套装在质量块(8)的通孔内，下绝缘套帽(22)的通孔边缘延伸出的筒体套装在空腔(26)内。

6.根据权利要求1所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述温度传感器(11)的外侧套装有绝缘热缩管(34)。

7.根据权利要求1所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述探头底座(10)与外壳(5)的安装相对面之间设有第二密封胶圈(33)。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述固定件包括固线块(3)和内设有灌胶腔体(13)的尾夹体(2)，固线块(3)安装在灌胶腔体(13)的端口；

所述固线块(3)设有供线缆(1)中的芯线(14)穿过的穿线孔(25)；

所述灌胶腔体(13)内填充有绝缘胶。

9.根据权利要求8所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述尾夹体(2)与外壳(5)的安装相对面之间设有第一密封胶圈(32)。

10.根据权利要求8所述的一种高耐压温度振动复合传感器，其特征是，所述尾夹体(2)远离外壳(5)的端部设有螺纹孔(12)，螺纹孔(12)通过螺栓装配有可将线缆(1)固定的线箍(30)。

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