一种一体式超声波传感器外壳及高频传感器的制作方法

1.本发明涉及传感器领域，更具体的说是涉及一种一体式超声波传感器外壳及高频传感器。


背景技术：

2.在扫地机器人材质识别模组中，多使用高频超声波传感器。在对地面材质识别时，要求传感器需要高的灵敏度和低的余振。传统技术中，通常采用将含有压电陶瓷片和匹配层的内探芯和需要填充减振材料的外壳进行再装配。在装配过程中难免发生内探芯和外壳不同轴，导致传感器角度发生偏移，引起质量事故。且该装配过程需要耗费大量人力、物力成本。


技术实现要素：

3.本发明提供一种一体式超声波传感器外壳及高频传感器，以解决上述技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种一体式超声波传感器外壳，包括壳体，所述的壳体内部具有上下贯通的安装腔，呈直筒型，在所述的安装腔内壁设置有至少三个限位柱，由所述的限位柱后端面确定的平面构成压电陶瓷片的安装面。
6.在一些实施例中，所述的安装面与壳体前端面内圆、外圆端面同轴且平行。
7.在一些实施例中，所述的限位柱等间距设置在所述壳体内壁。
8.在一些实施例中，所述壳体一体成型。
9.在一些实施例中，所述的壳体前端面设置有环形凹槽，由所述的环形凹槽构成填充减振材料的空间。
10.在一些实施例中，所述的环形凹槽与内部直筒安装腔之间的壁厚度为0.3mm-2mm。
11.在一些实施例中，所述的环形凹槽在径向上的宽度大于1.5个波长。
12.在一些实施例中，所述的环形凹槽在轴向上的高度大于压电陶瓷片后端面2个波长以上。
13.本实施例还提供了一种高频传感器，包括上述的壳体，所述壳体设有压电陶瓷片、端子线和匹配层，所述压电陶瓷片的一面与所述匹配层相连，所述匹配层的另一面用于向外传输超声波信号；在匹配层上部的壳体内填充有阻尼材料层，所述端子线的一端连接在压电陶瓷片上，端子线的另一端从所述阻尼材料引出。
14.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
15.1、由于三个限位柱所确定的平面是固定的，因而可以准确控制匹配层厚度，保证传感器性能的一致性。并且压电陶瓷片与三个限位柱刚性接触，有利于减小余振。
16.2、传感器生产过程中，与传统工艺相比，采用本技术的一体式外壳，省去了内探芯与外壳的装配过程，从成本上考虑，很大程度的节省了人力、设备和场地费用。且由于压电陶瓷片安装面与塑壳前端面内圆、外圆端面同轴且平行，在传感器的批量化生产过程中，能
够高质量的保证传感器的性能，且一致性很好，传感器角度不偏移。
17.3、环形凹槽与内部直筒间采用薄壁形式，可以减小壳体对内探芯的强迫夹制影响，增强传感器的发射信号和回波灵敏度。
18.4、环形凹槽预设有径向宽度和轴向高度，填充的减振材料可以有效地吸收径向和轴向的振动信号，有利于降低余振。
附图说明
19.图1是一体式超声波传感器外壳的俯视图。
20.图2是一体式超声波传感器外壳的侧视图。
21.图3是一体式超声波传感器外壳的剖视图。
22.图4是以剖视图给出的传感器装配图。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术的优选实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
24.下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
25.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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技术的限制。
27.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
28.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或显示器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示器固有的其它步骤或单元。
29.以下将结合图1-4，对本技术实施例所涉及的一种一体式超声波传感器外壳及高频传感器进行详细说明。值得注意的是，以下实施例，仅仅用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
30.在本技术的实施例中，如图1-4所示，一种一体式超声波传感器外壳，包括壳体，所述的壳体内部具有上下贯通的安装腔，呈直筒型，在所述的安装腔内壁设置有至少三个限位柱，由所述的限位柱后端面确定的平面构成压电陶瓷片的安装面。所述壳体优选为塑料壳体，塑料壳体采用聚合物材质制作，例如abs、pa66或pc。
31.由于三个限位柱所确定的平面是固定的，因而可以准确控制匹配层厚度，保证传感器性能的一致性。并且压电陶瓷片与三个限位柱刚性接触，有利于减小余振。
32.在一些实施例中，所述的安装面与壳体前端面内圆、外圆端面同轴且平行。所述的限位柱等间距设置在所述壳体内壁。
33.所述壳体可以一体成型，且壳体内部具有上下贯通的安装腔。所述壳体的侧壁上分为第一段和第二段，第一段和第二段的侧壁均成环形，且第一段的直径小于第二段的直径。
34.在一些实施例中，所述的壳体前端面设置有环形凹槽，由所述的环形凹槽构成填充减振材料的空间。所述的环形凹槽与内部直筒安装腔之间的壁厚度为0.3mm-2mm。所述的环形凹槽在径向上的宽度大于1.5个波长。所述的环形凹槽在轴向上的高度大于压电陶瓷片后端面2个波长以上。
35.本技术所提出的一体式超声波传感器外壳，在装配传感器过程中，采用如下步骤，首先将连接有正极引线7、负极引线8的压电陶瓷片4固定于安装面31，使压电陶瓷片4的前端面与安装面31紧密贴合。在外壳3前端面内部直筒与压电陶瓷片4前端面的空间内填充匹配层1并使之固化成型。其次在环形凹槽32中填充减振材料2。再次将正极引线7、负极引线8与端子线6连接。最后在外壳3后端面空间内填充阻尼材料形成阻尼材料层5。
36.与传统工艺相比，省去了内探芯与外壳的装配过程，因而节省了人力、设备和场地成本。由于限位柱所确定的陶瓷片安装面固定且能准确控制，因而能保证匹配层厚度的一致性。再者一体式外壳能确保陶瓷片与外壳同轴，因而传感器角度不会发生偏移。
37.在填充减振材料2时，由于环形凹槽预设有径向宽度和轴向高度，因而可以有效地吸收径向和轴向的振动信号，降低余振。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。