带有硬质导电接插件的超声波传感器及其生产方法与流程

1.本发明涉及超声波传感器技术领域，具体而言，涉及一种带有硬质导电接插件的超声波传感器及其生产方法。


背景技术：

2.目前双引线超声波传感器的生产一般是在贴好压电陶瓷片后，在外壳桩头孔内粘接负极线，然后放入烘箱进行烘烤固化，负极线粘接好后将正极线焊接到压电陶瓷片上，再进行理线，最后通过双绞线连接接插件。在以上工艺中，因为双绞线的单根引线具有多根线芯，只能通过手工锡焊完成，产品具有一致性差、生产效率低、等待周期长和人工成本高的特点，并且目前双引线结构产品工艺很难实现自动化生产。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括提供一种带有硬质导电接插件的超声波传感器的生产方法，其针对带有硬质导电接插件的超声波传感器的生产方法而设计，能够提高生产效率，降低生产成本，有利于实现自动化生产。
4.本发明的另一目的包括提供一种带有硬质导电接插件的超声波传感器，其针对带有硬质导电接插件的超声波传感器而设计，能够提高生产效率，降低生产成本，有利于实现自动化生产。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.带有硬质导电接插件的超声波传感器，包括外壳、压电元件和封装物，该压电元件固定于该外壳内，该封装物填充于该外壳内，该超声波传感器还包括硬质导电接插件和引线，该硬质导电接插件设有接线端子，且该硬质导电接插件具有接线端子的一端插至该外壳内，该接线端子通过该引线与压电元件连接。
7.在本发明的一实施例中，所述硬质导电接插件为具有导体的硬质接插板或具有导体的硬质接插柱。
8.在本发明的一实施例中，所述硬质导电接插件设有若干消振孔。
9.在本发明的一实施例中，所述消振孔无序地分布于所述硬质导电接插件。
10.在本发明的一实施例中，所述消振孔分布为若干行，相邻两行的消振孔错位分布。
11.带有硬质导电接插件的超声波传感器的生产方法，其用于生产所述的超声波传感器，该生产方法包括如下步骤，
12.s1将引线的一端与硬质导电接插件的接线端子连接；
13.s2将该引线整形至设定形状；
14.s3将该硬质导电接插件定位至外壳内，将该引线的另一端与压电元件连接。
15.在本发明的一实施例中，还包括，s4所述外壳内填充封装物，以固定该所述硬质导电接插件。
16.在本发明的一实施例中，所述硬质导电接插件为具有导体的硬质接插板或具有导
体的硬质接插柱。
17.在本发明的一实施例中，所述硬质导电接插件在装配之前，在该硬质导电接插件上钻设若干消振孔。
18.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
19.本发明实施例设置采用硬质导电接插件代替原有的双绞线，便于利用设备进行自动化生产，避免人工粘接引线，能够提高生产效率，降低了生产成本，也能减少电信号在各元器件之间的转接次数，提高超声波传感器的一致性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
21.图1为本发明的结构示意图；
22.图2为本发明中铝外壳的俯视图；
23.图3为图2中硬质接插pcb板的右视图。
24.图标：1-外壳，2-压电元件，3-硬质导电接插件，31-消振孔，32-接线端子，33-插头端子，4-发泡胶，5-引线。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
29.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“配置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.现有技术中，超声波传感器根据其是否具有pcb板可为两类：具有pcb板的超声波传感器和无pcb板的超声波传感器。
31.对于无pcb板的超声波传感器，如本技术人在先申请的专利名称为“快速消除内腔余震的超声波传感器”、公开号为cn207430654u的中国实用新型，其包括铝制外壳、压电元件和双绞线，双绞线中的一根引线焊接在压电元件上，以作为信号线，另一根引线焊接在铝制外壳上，以作为接地线。在生产过程中，由于超声波传感器本身尺寸较小，且双绞线中的1根引线由多根线芯制成，双绞线的焊接无法通过设备进行自动化生产，只能人工焊接引线，降低了生产效率，增加了人工成本，而且可能因焊点质量而导致超声波传感器的一致性和可靠性降低。
32.对于有pcb板的超声波传感器，如本技术人在先申请的专利名称为“引线焊接方式不同的超声波传感器”、公开号为cn206713166u的中国实用新型，其包括铝制外壳、压电元件、pcb板和一根双绞线，pcb板通过一根信号线与压电元件连接，pcb板再通过一根接地线与铝制外壳连接，然后pcb板再通过一根双绞线接入工作电路，信号线采用细金属丝。在生产过程中，由于超声波传感器本身尺寸较小，信号线较软且长，信号线通过锡焊与压电元件连接后，信号线在铝制外壳内呈自由弯曲的状态，不同的超声波传感器，信号线的弯曲状态不同，导致超声波传感无法通过设备实现自动化生产，只能人工焊接引线，降低了生产效率，增加了人工成本，而且信号线和双绞线都需要焊接，焊点数量多，可能因焊点质量而导致超声波传感器的一致性降低。再有，电信号在压电元件、信号线、pcb板和双绞线之间顺次已经过三次转接，当超声波传感器接入工作电路时，双绞线与工作电路之间的转接又增加了电信号的第四次转接，使得电信号的转接点和转接次数增加，影响超声波传感器一致性和可靠性的几率增大。
33.实施例1
34.因此，为了实现超声波传感器的自动化生产，提高生产效率，提高产品的一致性和可靠性，本实施例提供一种带有硬质导电接插件的超声波传感器，其包括外壳1、压电元件2、封装物和硬质导电接插件3和引线5，请参照图1至图3。
35.压电元件2粘接在外壳1内，本实施例中压电元件2采用压电陶瓷片。
36.硬质导电接插件3采用具有导体的硬质接插板或具有导体的硬质接插柱。所述“具有导体的硬质接插板”可以是市售的硬质的pcb板，该导体是指印制在pcb板上的导线，在pcb板的两端分别设有接线端子32和插头端子33，该接线端子32与该插头端子33则是pcb板上预先印制的焊盘；所述“具有导体的硬质接插板”也可以是利用绝缘材料机加工制成或浇注制成的板材，并在该板材内或板材表面封装有导线等导体，在该板材的两端分别设有接线端子32和插头端子33，该接线端子32与该插头端子33则可以采用金属片等本领域技术人员常用的导电材料。所述“具有导体的硬质接插柱”可以是市售的插针，可以是其它类似插针结构的硬质接插柱。本实施例中的硬质导电接插件3采用pcb板，本实施例以下均以pcb板为例进行说明。
37.引线5采用单股裸铜线，以便于裸铜线的整形和使裸铜线保持整形后的形状，也便于利用整形设备或整形治具实现裸铜线的自动整形，以实现超声波传感器的自动化生产。与现有技术中的双绞线相比，单股的裸铜线因其自身具有可塑性，且只有单股，能够实现裸铜线的整形并保持定型，有利于批量制作整形后的裸铜线，以便实现自动化装配。需要说明
的是，本实施例采用较短的裸铜线即可，只需要满足连接压电元件2与硬质导电接插件3即可，压电元件2与硬质导电接插件3之间的间距无需太大，如0.5-1mm，以避免压电元件2的超声波直接传递至硬质导电接插件3，以起到减振的效果，如果压电元件2与硬质导电接插件3直接接触，在使用中，压电元件2的超声波通过硬质导电接插件3传递至电路中的其他元器件，可能造成电路故障。当裸铜线与硬质导电接插件3的接线端子32通过激光锡焊后，可利用市售或定制的整形设备或整形治具对裸铜线进行整形，如本实施例中将裸铜线折弯90
°
，再将硬质导电接插件3移送至外壳1内并确定压电元件2与裸铜线的相对位置，最后再通过激光锡焊或者其他能实现自动焊接的锡焊机将裸铜线的另一端焊接在压电元件2上，完成压电元件2与硬质导电接插件3的连接。在硬质导电接插件3焊接完成后，将封装物填充至外壳1内，该封装物可以采用发泡胶4，或者采用消音棉与硅胶的结合，本实施例中采用发泡胶4作为封装物，当发泡胶4固化后，硬质导电接插件3则被固定。
38.需要说明的是，引线5与压电元件2还可以采用导电胶粘接的方式连接。引线5与压电元件2也可以采用其他方式连接。
39.需要说明的是，根据是否没入发泡胶4为分界标准，硬质导电接插件3分为封固段和接插段，封固段为没入发泡胶4的部分，接插段为裸露在发泡胶4外的部分，而且硬质导电接插件3的插头端子33位于接插段。
40.需要说明的是，发泡胶4填充在压电元件2与硬质导电接插件3之间的间隙中，吸收压电元件2发出超声波，减少传递至硬质导电接插件3的振动，以到达减振的目的。
41.需要说明的是，硬质导电接插件3即pcb板虽然有发泡胶4的保护，但现有技术中超声波传感器在使用时，因超声波而使传感器仍然存在机械振动，在本实施例所提供的带有硬质导电接插件的超声波传感器中也同样存在机械振动的问题，超声波传感器的振动还会通过硬质导电接插件3传递至工作电路的插座，甚至造成共振现象。为了避免超声波传感器的振动传递至工作电路的插座，避免出现共振现象，本实施例在硬质导电接插件3上设有若干消振孔31，硬质导电接插件3上的消振孔31分为无序排布和有序排布两种情况。优选的，硬质导电接插件3上的消振孔3有序排布，且消振孔31分布为若干行，相邻两行的消振孔31错位分布，当所有消振孔正投影至pcb板的任一侧面时，该投影可覆盖该侧面。假设沿pcb板的接线端子32到插头端子33的方向为a方向，超声波在pcb板中沿a方向传播途经消振孔31时，在消振孔31的孔壁处发生反射或折射，以中断超声波的传播路径，达到逐步衰减在硬质导电接插件3内传递的超声波的能量。当硬质导电接插件3上的消振孔3无序排布时，消振孔31也能中断超声波的传播路径，起到逐步衰减在硬质导电接插件3内传递的超声波的能量的作用。而且对于位于封固段的消振孔31，其孔内填充有发泡胶4，当振动声波传递至消振孔31时，振动声波从硬质导电接插件3传递至发泡胶4，而发泡胶4也能衰减超声波的能量，进而通过消振孔31和发泡胶4共同达到减弱振动的目的。
42.本发明实施例设置采用硬质的硬质导电接插件3代替原有的引线 pcb板 双绞线结构，或者代替原有的双绞线结构，便于利用设备进行自动化生产，避免人工粘接引线，减少了零部件的数量，能够提高生产效率，降低生产成本，也能减少电信号在各元器件之间的转接次数，提高超声波传感器的一致性和可靠性。
43.实施例2
44.为了实现超声波传感器的自动化生产，提高生产效率，提高产品的一致性和可靠
性，本实施例还提供一种带有硬质导电接插件的超声波传感器的生产方法，包括如下步骤，请参照图1至图3，
45.s1将单股裸铜线作为引线5，并按预设长度将裸铜线进行切线分段，利用激光锡焊机将引线5的一端与硬质导电接插件3的接线端子32焊接；本实施例采用pcb板作为硬质导电接插件3，接线端子32为pcb板上的焊盘，焊盘与单股裸铜线的焊接有利于确保焊点质量，对于采用双绞线与pcb板焊接的现有技术中，双绞线中单根引线具有多根线芯，在焊接时容易出现部分线芯与焊盘接触不良的问题，容易导致批量制作的传感器的一致性降低。而且在装配该pcb板之前，在pcb板钻设若干消振孔31。
46.s2利用现有技术中的引线5整形设备或整形治具对引线5进行整形，如将引线5折弯为直角，以便将引线5与压电元件2焊接；
47.s3将硬质导电接插件3移送并定位至外壳1内，使引线5与压电元件2接触，再利用激光锡焊机将引线5焊接在压电元件2上，实现压电元件2与硬质导电接插件3的连接。
48.s4当硬质导电接插件3与压电元件2焊接完成后，在外壳1内填充封装物，如发泡胶4，或者消音棉与硅胶的结合，以固定硬质导电接插件3，本实施例采用发泡胶4作为封装物，当发泡胶4固化后，硬质导电接插件3则被固定。需要说明的是，根据是否没入发泡胶4为分界标准，硬质导电接插件3分为封固段和接插段，封固段为没入发泡胶4的部分，接插段为裸露在发泡胶4外的部分，而且硬质导电接插件3的插头端子33位于接插段。
49.本实施例中的硬质导电接插件3可以是超声波传感器自带的pcb板，也可以是工作电路中的pcb板，具体的，对于生产者而言，在生产具有pcb板的超声波传感器过程中，采用市售的pcb板作为硬质导电接插件3，硬质导电接插件3上设有接线端子32和插头端子33，切段的裸铜线一端焊接在接线端子32，切段的裸铜线另一端等待焊接在压电元件2上，插头端子33用于插入工作电路的插座，以实现超声波传感器与工作电路的快速插接。对使用者而言，如果使用者所设计的工作电路本身具有pcb板，为了减少超声波传感器内电信号的转接次数和转接点，使用者可购买只包含铝制外壳1和压电元件2的超声波传感器半成品，然后将其工作电路的pcb板作为硬质导电接插件3，再通过裸铜线将硬质导电接插件3与超声波传感器半成品连接，实现超声波传感器的组装，这样既完成了超声波传感器的组装，又减少了超声波传感器与工作电路之间元器件，减少了电信号的转接点和转接次数，有利于降低使用者的购买成本，提高超声波传感器的一致性和可靠性。
50.依照本实施例提供的生产方法生产出的超声波传感器，其以pcb板代替原有的引线 pcb板 双绞线结构，或者代替原有的双绞线结构，硬质导电接插件3除了实现电路功能外，硬质导电接插件3还具有作为接插件的功能，也就是，在将超声波传感器接入工作电路时，在工作电路中安装插座，硬质导电接插件3作为插头，使用者可直接将硬质导电接插件3插入插座，已完成超声波传感器的快速插装，而且与现有技术相比，该超声波传感器内各器件都为硬质或者能够保持自身形状，便于利用自动化设备进行自动化生产，有利于提高生产效果，降低人工成本，还减少了超声波传感器内的焊点，减少了电信号的转接点和转接次数，提高了超声波传感器的一致性和可靠性。
51.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。