TWI701850B - 超聲波偵測裝置及其製法 - Google Patents
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Abstract
一種超聲波偵測裝置包括外殼罩、壓電組件、板體以及多個固定件。外殼罩包括頂壁、底壁以及連接於底壁與頂壁之間的環繞側壁，頂壁在連接環繞側壁處具有相對底壁的開口。壓電組件包括封裝體與至少一部分被封裝體所包覆的壓電片，封裝體配置於底壁上且被環繞側壁所環繞，壓電片具有外露於封裝體且朝向底壁的感應面。板體配置在外殼罩的頂壁上且具有壓制面其朝向封裝體與頂壁。多個固定件用於將板體固定於外殼罩的頂壁，使板體施壓於壓電組件的封裝體，進而使壓電片的感應面下壓於底壁。本發明也提出一種超聲波偵測裝置的製法。
Description
本發明有關於一種偵測裝置，尤其是有關於一種具有壓電組件的超聲波偵測裝置。
柴油引擎需搭配還原觸媒系統(Selective catalytic reduction,SCR)才能降低有毒的氮氧化合物(NOx)的排放量。還原觸媒系統是以尿素加入柴油中與有毒的氮氧化合物中和，使得有毒的氮氧化合物轉化為水與氮氣。當柴油中的尿素濃度不夠時，柴油引擎就有可能排放過多的氮氧化合物。
應用於柴油引擎的尿素會與水混合並儲存在鄰近於柴油引擎的儲存槽中，通常會在儲存槽旁設置多個超聲波偵測裝置，以偵測儲存槽中的流體的尿素濃度或液位。
習知技術中的超聲波偵測裝置主要包括外殼罩與置入於外殼罩中的壓電片，為了使壓電片貼合於外殼罩中的感應面，必須在壓電片置入外殼罩後，往外殼罩內灌注封裝膠體。
然而，封裝膠體的膠合力有時無法使壓電片緊密的貼合於感應面，使得習知技術中的超聲波偵測裝置存在著可靠度的問題。
此外，往外殼罩內灌注封裝膠體的製程往往無法精準地控制膠體材料的用量，而造成材料的浪費，而且也很難對於在外殼罩內的壓電片與膠體進行品管或施行重工。
本發明提供一種超聲波偵測裝置，具有高度的可靠度。
本發明提供一種超聲波偵測裝置的製法，便於進行壓電組件的品管與重工，並可減少製程中的材料成本。
本發明所提供的超聲波偵測裝置包括外殼罩、壓電組件、板體以及多個固定件。外殼罩包括頂壁、底壁以及連接於底壁與頂壁之間的環繞側壁，頂壁於連接環繞側壁處具有相對底壁的開口。壓電組件包括封裝體與至少一部分被封裝體所包覆的壓電片，封裝體配置於底壁上且被環繞側壁所環繞，壓電片具有外露於封裝體且朝向底壁的感應面。板體配置在外殼罩的頂壁上且具有壓制面其朝向封裝體與頂壁。多個固定件用於將板體固定於外殼罩的頂壁，使板體施壓於壓電組件的封裝體，進而使壓電片的感應面下壓於底壁。
本發明所提供的超聲波偵測裝置的製法包括以下步驟：
a.提供前述外殼罩。
b.提供壓電片，並從頂壁的開口將壓電片置於底壁上。
c.向開口內灌注液態的膠體。
d.將板體覆蓋在前述外殼罩的頂壁上。
e.藉由多個固定件將板體固定於頂壁，使板體施壓於膠體，進而使壓電片下壓於底壁。
本發明所提供的超聲波偵測裝置的製法包括以下步驟：
a.提供前述外殼罩。
b.提供前述壓電組件。
c.從開口將壓電組件以感應面朝向底壁的方向置於底壁上。
d.將板體覆蓋在前述外殼罩的頂壁上。
e.藉由多個固定件將板體固定於頂壁，使板體施壓於壓電組件的封裝體，進而使壓電片的感應面下壓於底壁。
在本發明的一實施例中，板體呈彎折狀或平板狀。
在本發明的一實施例中，板體為電路板。
在本發明的一實施例中，板體包括具有單一材料的板體或具有複合材料的板體。
在本發明的一實施例中，壓電組件更包括一端連接於壓電片的正極導針與一端連接於壓電片的負極導針，正極導針與負極導針並穿過封裝體，且板體具有供正極導針與負極導針穿過的兩個開孔。
在本發明的一實施例中，封裝體黏著於環繞側壁。
在本發明的一實施例中，封裝體具有共形於環繞側壁的環繞形狀。
在本發明的一實施例中，壓電組件更包括設置於壓電片的感應面上且對應壓電片的振動能量的匹配層或傳導層。
在本發明的一實施例中，每一固定件為螺絲，板體具有多個穿孔，頂壁具有多個螺孔。
在本發明的一實施例中，更包括外框與蓋體，外框環繞且連接外殼罩的頂壁及環繞側壁，並向遠離底壁的方向延伸，且遠離底壁的一端具有開口，蓋體則封閉開口。
在本發明的一實施例中，更包括反射板與多個連接桿，反射板相對設置於外殼罩與外框，而每一連接桿連接於反射板與外框之間。
在本發明的一實施例中，封裝體包括對應壓電片的振動能量的匹配層及/或吸收層。
本發明的實施例的超聲波偵測裝置，以板體施壓於封裝體，進而可使壓電片下壓於外殼罩的底壁，相較習知技術中的壓電片僅以膠體連接於外殼罩，本發明的實施例中壓電片可更緊密地設置於外殼罩的底壁，進而具有更高的可靠度。
本發明的實施例的超聲波偵測裝置的製法，封裝體與壓電片在置入外殼罩前已整合為一個模組，封裝體的原料可於專用的模具中灌注，以便於品管、重工、並可精準地控制所需灌注的材料的量，避免不必要的材料浪費。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
100、100a、100b、100c:超聲波偵測裝置
110:外殼罩
111:頂壁
1110、1500:開口
1111:螺孔
112:底壁
113:環繞側壁
120:壓電組件
121:封裝體
121a:膠體
122:壓電片
1221:感應面
123:正極導針
124:負極導針
125:膠層
130、130a:板體
131:壓制面
132:設置面
133:連接器
134:凹部
135:凸部
136:穿孔
137、138:開孔
140:固定件
150:外框
160:蓋體
170:反射板
180:連接桿
圖1A為本發明一實施例的超聲波偵測裝置的爆炸示意圖。
圖1B為本發明一實施例的超聲波偵測裝置的剖面示意圖。
圖1C為本發明另一實施例的板體的示意圖。
圖2A至圖2D為本發明另一實施例的超聲波偵測裝置的製法示意圖。
圖3為本發明另一實施例的超聲波偵測裝置的剖面示意圖。
圖4為本發明另一實施例的超聲波偵測裝置的示意圖。
圖1A為本發明一實施例的超聲波偵測裝置的爆炸示意圖，圖1B為本發明一實施例的超聲波偵測裝置的剖面示意圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例的超聲波偵測裝置100包括外殼罩110、壓電組件120、板體130以及多個固定件140。外殼罩110包括頂壁111、底壁112以及連接於底壁112與頂壁111之間的環繞側壁113，頂壁111並於連接環繞側壁113處具有相對底壁112的開口1110。壓電組件120包括封裝體121與至少一部分被封裝體121所包覆的壓電片122。封裝體121配置於底壁112上且被環繞側壁113所環繞，壓電片122具有外露於封裝體121且朝向底壁112的感應面1221。板體130配置在外殼罩110的頂壁111上且具有壓制面131其朝向封裝體121與頂壁111。多個固定件140用於將板體130固定於外殼罩110的頂壁111，並使板體130施壓於壓電組件120的封裝體121，進而使壓電片122的感應面1221下壓於底壁112。
在本實施例中，板體130可包括單一材料的板體或複合材料的板體。在本實施例中，板體130可為電路板，例如，板體130可更具有相對壓制面131的設置面132，板體130於設置面132上可設有連接器133，以電性連接於於外部裝置(未繪示)。
在本實施例中，板體130呈平板狀，但並不僅限於此。例如圖1C繪示一個呈彎折狀的板體130a。板體130a的一側具有凹部134，另一側則具有對應的凸部135。當封裝體121凸出於頂壁111的開口1110時，可抵接於凹部134，然而若當封裝體121凹陷於頂壁111的開口1110時，可抵接於凸部135。
在本實施例中，壓電組件120的封裝體121與壓電片122可預先於一個模具中結合，因此本實施例的超聲波偵測裝置100的製法可包括以下步驟：a.提供外殼罩110。b.提供壓電組件120。c.將壓電組件120置放於外殼罩
110的底壁112上。d.將板體130覆蓋在頂壁111上。e.藉由固定件140將板體130固定於頂壁111。
在本實施例中，壓電組件120封裝體121具有共形於環繞側壁113的環繞形狀，例如圖1A所示的圓形，但並不僅限於此。封裝體121與環繞側壁113也可以其他的共形形狀，例如多邊形。封裝體121可包括對應壓電片的振動能量的匹配層及/或吸收層，材料可包括環氧樹脂(Epoxy)、氧化矽(SiOx)或其他膠體。
在本實施例中，壓電組件120更包括設置於壓電片122的感應面1221上且對應壓電片122的膠層125其可為對應壓電片122之振動能量的匹配層或傳導層。
在本實施例中，壓電組件120更包括一端連接於壓電片122的正極導針123與一端連接於壓電片122的負極導針124，正極導針123與負極導針124並穿過封裝體121，且板體130具有分別供正極導針123與負極導針124穿過的開孔137與開孔138。正極導針123與負極導針124可連接至一個外部的電源供應裝置(未繪示)。
在本實施例中，每一固定件140為螺絲，而板體130具有多個穿孔136，外殼罩110的頂壁111具有多個螺孔1111，藉由將這些固定件140鎖附於螺孔1111，以將板體130固定於頂壁111並施壓於封裝體121。固定件140的數量至少為三個，以平衡板體130的下壓力。
在本實施例中，外殼罩110的材料可為金屬例如不銹鋼、鋁合金或其他合金，但並不僅限於此。外殼罩110的材料也可為絕緣材料例如聚醯胺(Polyamide,PA)、聚乙烯(polyethylene,PE)或聚丙烯(Polypropylene,PP)。
本實施例的超聲波偵測裝置100可置放於液體中，例如可與一個導波管(未繪示)搭配以偵測液位的高度，或與一個反射板相對設置以偵測液體的濃度。
本實施例的超聲波偵測裝置100，以板體130施壓於封裝體121，進而可使壓電片122抵接於外殼罩110的底壁112，相較習知技術中的壓電片僅以膠體連接於外殼罩，本發明的實施例中的壓電片122可更緊密地貼合於外殼罩110的底壁112，進而具有更佳的可靠度。
本實施例的超聲波偵測裝置100的製法是將封裝體121與壓電片122在置入外殼罩110前先整合為一個模組，封裝體121的原料可於專用的模具中灌注，以便於品管、重工、並可精準地控制所需灌注的材料的量，避免不必要的材料浪費。
圖2A至圖2D為本發明另一實施例的超聲波偵測裝置的製法示意圖。本實施例的超聲波偵測裝置100a的製法如下。
首先請參照圖2A，提供如圖1A的外殼罩110，且於外殼罩110的底壁112上覆蓋膠層125，接著將壓電片122經由頂壁111的開口1110置入外殼罩110內而置放於底壁112上。膠層125可提供壓電片122初步的定位。
接著請參照圖2B，向開口1110灌注液態的膠體121a，以覆蓋壓電片122，膠體121a的可為圖1A的封裝體121固化前的狀態。
接著請參照圖2C，提供如圖1A的板體130，並將板體130覆蓋在外殼罩110的頂壁111上。可視需求在膠體121a固化前或固化後安裝板體130。
接著請參照圖2D，藉由固定件140將板體130固定在頂壁111上，使板體130施壓於膠體121a，進而使壓電片122的感應面1221下壓於底壁112，當膠體121a固化為如圖1A的封裝體121後，即完成本實施例的超聲波偵測裝置100a。
本實施例的超聲波偵測裝置100a與圖1A的超聲波偵測裝置100大致相同，不同處在於本實施例的封裝體121是在外殼罩110中固化，因此封裝體121會黏著於外殼罩110的側壁113。
圖3為本發明另一實施例的超聲波偵測裝置的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例的超聲波偵測裝置100b與圖1A的超聲波偵測裝置100大致相同，不同處在於本實施例的超聲波偵測裝置100b更包括外框150與蓋體160。外框150環繞且連接外殼罩110的頂壁111與環繞側壁113，並向遠離底壁112的方向延伸，且於遠離底壁112的一端具有開口1500，蓋體160則封閉開口1500。蓋體160與外框150可視需求而有不同的結合方式，例如黏合、卡扣或螺絲鎖附。
圖4為本發明另一實施例的超聲波偵測裝置的爆炸示意圖。請參照圖4，本實施例的超聲波偵測裝置100c與圖3的超聲波偵測裝置100b大致相同，不同處在於本實施例的超聲波偵測裝置100c更包括反射板170與多個連接桿180。反射板170相對設置於外殼罩110與外框150，而連接桿180連接於反射板170與外框150之間。反射板170可用於反射壓電組件120的振動訊號，以偵測液體的濃度。
本發明的實施例的超聲波偵測裝置，以板體施壓於封裝體，進而可使壓電片下壓於外殼罩的底壁，相較習知技術中的壓電片僅以膠體連接於外殼罩，本發明的實施例中壓電片可更緊密地設置於外殼罩的底壁，進而具有更高的可靠度。
本發明的實施例的超聲波偵測裝置的製法是將封裝體與壓電片在置入外殼罩前先整合為一個模組，封裝體的原料可於專用的模具中灌注，以便於品管、重工、並可精準地控制所需灌注的材料的量，避免不必要的材料浪費。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:超聲波偵測裝置
110:外殼罩
111:頂壁
1110:開口
1111:螺孔
112:底壁
113:環繞側壁
120:壓電組件
121:封裝體
123:正極導針
124:負極導針
130:板體
131:壓制面
132:設置面
133:連接器
136:穿孔
140:固定件
Claims (13)
- 一種超聲波偵測裝置，包括：一外殼罩，包括一頂壁、一底壁以及連接於該底壁與該頂壁之間的一環繞側壁，該頂壁於連接環繞側壁處具有相對該底壁的一開口；一壓電組件，包括一封裝體與至少一部分被該封裝體所包覆的一壓電片，該封裝體配置於該底壁上且被該環繞側壁所環繞，該壓電片具有外露於該封裝體且朝向該底壁的一感應面；一板體，配置在該外殼罩的該頂壁上且具有一壓制面其朝向該封裝體與該頂壁；以及多個固定件，用於將該板體固定於該外殼罩的該頂壁，使該板體施壓於該壓電組件的該封裝體，進而使該壓電片的該感應面下壓於該底壁；其中該壓電組件更包括設置於該壓電片的該感應面上且對應該壓電片的振動能量的一匹配層或一傳導層。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該板體呈彎折狀或平板狀。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該板體為一電路板。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該板體包括具有單一材料的板體或具有複合材料的板體。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該壓電組件更包括一端連接於該壓電片的一正極導針與一端連接於該壓電片的一負極導針，該正極導針與該負極導針並穿過該封裝體，且該板體具有供該正極導針與該負極導針穿過的兩個開孔。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該封裝體黏著於該環繞側壁。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該封裝體具有共形於該環繞側壁的一環繞形狀。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中每一該些固定件為螺絲，該板體具有多個穿孔，該頂壁具有多個螺孔。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，更包括一外框與一蓋體，該外框環繞且連接該外殼罩的該頂壁及該環繞側壁，並向遠離該底壁的方向延伸，且遠離該底壁的一端具有一開口，該蓋體則封閉該開口。
- 如請求項9所述的超聲波偵測裝置，更包括一反射板與多個連接桿，該反射板相對設置於該外殼罩與該外框，而每一該些連接桿連接於該反射板與該外框之間。
- 如請求項1所述的超聲波偵測裝置，其中該封裝體包括對應該壓電片的振動能量的匹配層及/或吸收層。
- 一種超聲波偵測裝置的製法，包括以下步驟：提供一外殼罩，該外殼罩包括一頂壁、一底壁以及連接於該底壁與該底壁之間的一環繞側壁，該頂壁於連接該環繞側壁處具有相對該底壁的一開口；提供一壓電片，並從該頂壁的該開口將該壓電片置於該底壁上；向該開口內灌注一液態的膠體；將一板體覆蓋在該外殼罩的該頂壁上；以及 藉由多個固定件將該板體固定於該頂壁，使該板體施壓於該膠體，進而使該壓電片下壓於該底壁。
- 一種超聲波偵測裝置的製法，包括以下步驟：提供一外殼罩，該外殼罩包括一頂壁、一底壁以及連接於該底壁與該底壁之間的一環繞側壁，該頂壁於連接該環繞側壁處具有相對該底壁的一開口；提供一壓電組件，該壓電組件包括一封裝體與至少一部分被該封裝體所包覆的一壓電片，該壓電片具有外露於該封裝體的一感應面；從該開口將該壓電組件以該感應面朝向該底壁的方向置於該底壁上；將一板體覆蓋在該外殼罩的該頂壁上；以及藉由多個固定件將該板體固定於該頂壁，使該板體施壓於該壓電組件的該封裝體，進而使該壓電片的該感應面下壓於該底壁。
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