一种集成式加速度速度振动传感器的制作方法

1.本发明涉及传感技术领域，是一种集成式加速度速度振动传感器。


背景技术：

2.压电式振动传感器是基于压电效应的传感器，其敏感元件是压电材料。压电材料由于压电效应，在受到压力作用时，会在其表面时产生电荷。压电式振动传感器的优点主要有：灵敏度比较高、频率响应的范围比较广、可靠性高等。压电式振动传感器主要用于监测振动参数，防止机械故障和危险事故的发生。
3.由于振动传感器工作的特殊性，通常是处于严峻的工作环境中，且保持全天候使用状态，这就对振动传感器的可靠性提出了很高的要求。工业设备在运行过程中,普遍存在不同程度的振动，严重的振动会降低设备的效能及执行机构的精度、破坏机器的运行状态，甚至缩短设备的使用寿命，所以，对振动传感器的可靠性和灵敏度等提出了更高的要求。
4.目前，最常用的振动传感器是压电是振动传感器，其敏感元件是压电振动传感器的核心部件，直接决定着传感器的灵敏度。敏感元件结构有压缩型和剪切型，各自有各自的特点。
5.压缩型压电式振动传感器简单，成本相对来说不高，但是由于压缩式振动传感器的结构中，压电陶瓷片和传感器外壳相连，因此压电陶瓷片因振动而产生的电荷会直接传递到传感器的外壳上去，通常情况下其外壳的材质为不锈钢等导电金属，因此会造成传感器测量误差。
6.剪切型压电式振动传感器的压电陶瓷片不与传感器外壳相连，其电荷不会受到外壳影响，因此其噪声干扰较小。但是压电陶瓷的压电系数中最大的是d33参数，使用剪切型振动传感器会有灵敏度较小的问题，而且剪切型振动传感器结构复杂，价格过于昂贵。剪切式压电振动传感器，核心压电敏感组件一般采用螺栓穿设压电敏感组件的中心后与螺母配合的方式进行紧固、或者采用导电胶粘接的方式进行紧固。紧固方式使得组装过程繁琐，工艺稳定性低，导致产品批量生产时的可靠性低；同时，由于需要使用螺栓螺母或者导电胶会在一定程度上增加生产成本；此外，对于使用导电胶粘接的方式进行紧固时，由于使用导电胶会限制压电敏感组件的工作温度。
7.由上分析可知压电型振动传感器存在着灵敏度低、可靠性低、稳定性低和精度差的问题。因此，设计一种具有灵敏度高、精度高、可靠性高的集成式加速度、速度振动传感器是非常有必要的。


技术实现要素：

8.本发明为解决上述问题，本发明提供了一种集成式加速度速度振动传感器，本发明提供了以下技术方案：
9.一种集成式加速度速度振动传感器，所述传感器包括：壳体、基座、传感及信号处理电路、电流环电路、防浪涌ptc和航空插头；
10.所述壳体安装在基座上，传感及信号处理电路和电流环电路进行制作pcb电路板，然后将pcb电路板安转于壳体中，供电和信号线连接至航空插头处，在传感器壳体底部开有m6螺纹孔，用来与检测物体连接。
11.优选地，所述传感及信号处理电路采用adxl335作为核心，12号引脚x轴对应的是竖直方向振动的加速度，被分成两路信号。
12.优选地，所述两路信号中的一路信号3u2in经过同相比例放大电路进行放大，直接输出加速度电压信号；另一路信号3u1in 经积分电路后，被转换成电流信号，再传入放大电路，输出至低通滤波电路，进行直流滤除，传入res转dc电路，最后再经放大电路传送到4
‑
20ma电流输出电路，输出速度电流信号。
13.优选地，将电源负接至压敏电阻的一端，压敏电阻的另一端接至壳体处，作为防浪涌ptc，能够起到保护作用。
14.本发明具有以下有益效果：
15.本发明的传感器带宽大(10hz
‑
1khz)、灵敏度高(10.2mv/m/s2
±
20％)、线性度好(
±
1％)、稳定性和可靠性高、功耗低、结构简单、成本低；完全解决了目前压电式振动传感器所存在的问题，并且以adxl335加速度计集成芯片为核心的加速度电路直接输出加速度电压信号，同时经过一阶有源低通滤波器、以ltc1967和xtr115为核心的电压转4
‑
20ma电流输出电路，输出速度电流信号，该传感器具有电流、电压双输出。在传感器外壳底部开有m6螺纹孔，用来与检测物体连接，提高稳定性。同时在将pcb板安装好后，进行灌胶处理，来提高抗震能力。
附图说明
16.图1为adxl335加速度计集成芯片结构图；
17.图2为同相比例放大电路图；
18.图3为放大电路图；
19.图4为一阶有源低通滤波电路图；
20.图5为res转dc电路图；
21.图6为放大电路图；
22.图7为4
‑
20ma电流输出电路图；
23.图8传感及信号处理电路；
24.图9为电流环电路图；
25.图10为传感器外壳剖面图。
具体实施方式
26.以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
27.具体实施例一：
28.根据图1至图10所示，本发明提供一种集成式加速度速度振动传感器，一种集成式加速度速度振动传感器，所述传感器包括：壳体、基座、传感及信号处理电路、电流环电路、防浪涌ptc和航空插头；
29.所述壳体安装在基座上，传感及信号处理电路和电流环电路进行制作pcb电路板，
然后将pcb电路板安转于壳体中，供电和信号线连接至航空插头处，在传感器壳体底部开有m6螺纹孔，用来与检测物体连接。将电源负接至压敏电阻的一端，压敏电阻的另一端接至壳体处，作为防浪涌ptc，能够起到保护作用。
30.所述传感及信号处理电路采用adxl335作为核心，adxl335是一款小尺寸、薄型、低功耗、完整的三轴加速度计，提供经过信号调理的电压输出，能以最小
±
3g的满量程范围测量加速度。它可以测量倾斜检测应用中的静态重力加速度，以及运动、冲击或振动导致的动态加速度。
31.该传感器以下图1所示的adxl335加速度计集成芯片为核心，12号引脚x轴加速度为输出，x轴对应的是该传感器竖直方向振动的加速度，然后被分成两路信号，其中一路信号(3u2in )经过如图2所示的同相比例放大电路进行放大，直接输出加速度电压信号；另一路信号(3u1in )经积分电路后，被转换成电流信号，再传入如图3所示的放大电路，输出至如图4所示的低通滤波电路，进行直流滤除，传入如图5所示的res转dc电路，最后再经图6放大电路传送到如图7所示的4
‑
20ma电流输出电路，输出速度电流信号。将pcb电路板安转于外壳中，供电和信号线连接至航空插头处，然后将电源负接至压敏电阻的一端，压敏电阻的另一端接至外壳处，作为防浪涌ptc，能够起到保护作用。
32.以上所述仅是一种集成式加速度速度振动传感器的优选实施方式，一种集成式加速度速度振动传感器的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种集成式加速度速度振动传感器，其特征是：所述传感器包括：壳体、基座、传感及信号处理电路、电流环电路、防浪涌ptc和航空插头；所述壳体安装在基座上，传感及信号处理电路和电流环电路进行制作pcb电路板，然后将pcb电路板安转于壳体中，供电和信号线连接至航空插头处，在传感器壳体底部开有m6螺纹孔，用来与检测物体连接。2.根据权利要求1所述的一种集成式加速度速度振动传感器，其特征是：所述传感及信号处理电路采用adxl335作为核心，12号引脚x轴对应的是竖直方向振动的加速度，被分成两路信号。3.根据权利要求2所述的一种集成式加速度速度振动传感器，其特征是：所述两路信号中的一路信号3u2in经过同相比例放大电路进行放大，直接输出加速度电压信号；另一路信号3u1in 经积分电路后，被转换成电流信号，再传入放大电路，输出至低通滤波电路，进行直流滤除，传入res转dc电路，最后再经放大电路传送到4
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20ma电流输出电路，输出速度电流信号。4.根据权利要求3所述的一种集成式加速度速度振动传感器，其特征是：将电源负接至压敏电阻的一端，压敏电阻的另一端接至壳体处，作为防浪涌ptc，能够起到保护作用。

技术总结
本发明是一种集成式加速度速度振动传感器。所述传感器包括：壳体、基座、传感及信号处理电路、电流环电路、防浪涌PTC和航空插头；所述壳体安装在基座上，传感及信号处理电路和电流环电路进行制作PCB电路板，然后将PCB电路板安转于壳体中，供电和信号线连接至航空插头处，在传感器壳体底部开有M6螺纹孔，用来与检测物体连接。将电源负接至压敏电阻的一端，压敏电阻的另一端接至壳体处，作为防浪涌PTC，能够起到保护作用。在传感器外壳底部开有M6螺纹孔，用来与检测物体连接，提高稳定性。同时在将PCB板安装好后，进行灌胶处理，来提高抗震能力。力。力。


技术研发人员：田中山 仪林 杨昌群 牛道东 梁伽铭
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2022/1/3