CN210894405U - 压电加速度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压电加速度传感器。该压电加速度传感器包括电荷输出元件、壳体、线缆组件和连接器，壳体扣接于电荷输出元件的基座的支撑部上，与支撑部形成容纳电荷输出元件的连接部、压电元件和质量块的容纳空间，线缆组件连接于支撑部，连接器连接至线缆组件背离支撑部的一端，且与线缆组件相互绝缘设置，线缆组件的第一引线的一端电连接至压电元件，另一端电连接至连接器的导电端子，第二引线的一端电连接至压电元件，另一端电连接至连接器的壳体。在本实用新型中，连接器的外壳与压电加速度传感器的壳体相互绝缘，能够避免壳体对电荷输出元件的输出信号的影响，通过连接器的外壳实现接地，保证压电加速度传感器的测量精度。

Description

压电加速度传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种压电加速度传感器。

背景技术

压电加速度传感器又称压电加速度计，是一种惯性式传感器。压电加速度传感器的原理是利用压电元件的压电效应，在加速度计受振时，质量块在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。

压电加速度传感器广泛应用于故障检测系统中，如何提高电信号的传输的精度，保证测量精度成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种压电加速度传感器，旨在能够提高压电加速度传感器的测量精度。

本实用新型第一实施例提供一种压电加速度传感器，包括：电荷输出元件，包括基座、压电元件和质量块，基座包括支撑部和设置于支撑部且沿第一方向延伸的连接部，压电元件和质量块沿第一方向排列且分别套设于连接部，压电元件相对于质量块靠近支撑部设置；壳体，扣接于支撑部，且与支撑部形成容纳空间，连接部、压电元件和质量块位于容纳空间；线缆组件，连接于支撑部，线缆组件沿第二方向延伸，线缆组件包括线缆本体，线缆本体包括保护壳和贯穿保护壳的第一引线和第二引线，第一引线和第二引线的一端穿设支撑部进入容纳空间内与压电元件电连接；连接器，连接至线缆组件背离支撑部的一端，且与线缆组件相互绝缘设置，连接器包括两端开口的外壳、位于外壳内的第一绝缘层以及沿外壳的两个开口方向贯穿第一绝缘层的导电端子，第一引线的另一端电连接至导电端子，第二引线的另一端电连接至外壳。

根据本实用新型的一个方面，导电端子靠近线缆组件的一端设置有沿垂直于导电端子的轴向贯穿自身的第一通孔，第一引线穿设至第一通孔与导电端子电连接。

根据本实用新型的一个方面，导电端子远离线缆组件的一端具有沿导电端子的轴向凹陷第一预设长度形成第一凹槽；优选的，在第一凹槽的槽壁开设有从第一凹槽的槽口向第一凹槽的内部凹陷的两个相对设置的开口。

根据本实用新型的一个方面，外壳的侧壁设置有至少一个贯穿侧壁的第二通孔，第二引线穿设至其中的一个第二通孔与外壳电连接。

根据本实用新型的一个方面，第一绝缘层包括沿导电端子的轴向依次设置的第一玻璃层和陶瓷层，玻璃层相对于陶瓷层靠近线缆组件设置。

根据本实用新型的一个方面，线缆组件还包括第一套筒，第一套筒的一端连接至线缆本体的远离支撑部的一端，另一端通过第二绝缘层连接至连接器，外壳部分伸入第一套筒内，第二绝缘层套设于连接器的外周面；优选的，外壳的轴向的两端之间的外周面上设置有凸部，凸部上设置有锁丝孔；第二绝缘层为第二玻璃层。

根据本实用新型的一个方面，连接器与第一套筒同轴设置；线缆组件的延伸方向与连接部的延伸方向相对且平行。

根据本实用新型的一个方面，线缆组件还包括第二套筒，线缆本体通过第二套筒与壳体连接。

根据本实用新型的一个方面，支撑部具有沿垂直于连接部的轴向贯穿自身的安装孔。

根据本实用新型的一个方面，壳体具有与连接部的轴向平行的表面，表面向远离支撑部的方向延伸形成有外延部，外延部上设置有安装部，安装部为由外延部的边缘向外延部的中部凹陷形成的凹槽结构。

在本实用新型实施例中，通过将压电元件的两个电极中的一者连接至连接器的导电端子实现电荷输出元件的电信号的输出，通过将压电元件的两个电极中的另一者连接至连接器的外壳，而连接器的外壳与压电加速度传感器的壳体相互绝缘，通过连接器的外壳实现电荷输出元件的接地，能够保证本实施例的压电加速度传感器应用至被测物体后，输出信号与压电加速度传感器的壳体的隔离，避免壳体对电荷输出元件的输出信号的影响，能够保证压电加速度传感器的测量精度，有效解决了单芯输出的压电加速度传感器易受外界噪声干扰的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例的一种压电加速度传感器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种压电加速度传感器的另一视角的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的一种压电加速度传感器的俯视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图。

附图标记说明：

1-电荷输出元件；11-基座；111-支撑部；1111-安装孔；112-连接部；12-压电元件；13-质量块；14-锁紧件；

2-壳体；21-外延部；211-安装部；

3-线缆组件；31-线缆本体；32-第一套筒；33-第二套筒；

4-连接器；41-外壳；411-第二通孔；412-凸部；4121-锁丝孔；42-第一绝缘层；421-第一玻璃层；422-陶瓷层；43-导电端子；431-第一通孔；432-第一凹槽；433-开口；

5-第二绝缘层。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好的理解本实用新型，下面结合图1至图5对本实用新型的压电加速度传感器进行详细描述。

请一并参阅图1至图5，图1是本实用新型实施例的一种压电加速度传感器的结构示意图；图2是本实用新型实施例的一种压电加速度传感器的另一视角的结构示意图；图3是本实用新型实施例的一种压电加速度传感器的俯视图；图4是图3的A-A剖视图；图5是图3的B-B剖视图。本实施例的压电加速度传感器至少包括电荷输出元件1、壳体2、线缆组件3和连接器4。

电荷输出元件1包括基座11、压电元件12和质量块13，基座11包括支撑部111和设置于支撑部111且沿第一方向延伸的连接部112，压电元件12和质量块13沿第一方向排布且分别套设于连接部112，压电元件12相对于质量块13靠近支撑部111设置。本实施例的第一方向可以为图4所示的X方向。

壳体2扣接于基座11的支撑部111，且与支撑部111形成容纳空间。连接部112、压电元件12和质量块13位于该容纳空间内。

线缆组件3连接于支撑部111，线缆组件3沿第二方向延伸，线缆组件3包括线缆本体31。线缆本体31包括保护壳和贯穿保护壳的第一引线和第二引线。其中，第一引线和第二引线的一端穿设支撑部111进入容纳空间内与压电元件12电连接。可以理解的是，第一引线和第二引线分别连接压电元件12极化后的两个电极。

连接器4连接至线缆组件3背离支撑部111的一端，且与线缆组件3相互绝缘设置。连接器4包括两端开口的外壳41、位于外壳41内的第一绝缘层42以及位于第一绝缘层42内沿外壳41的两个开口的方向贯穿第一绝缘层42的导电端子43。其中，第一引线的另一端电连接至连接器4的导电端子43，第二引线的另一端电连接至连接器4的外壳41。

在本实用新型实施例中，通过将压电元件12的两个电极中的一者连接至连接器4的导电端子43实现电荷输出元件1的电信号的输出，通过将压电元件12的两个电极中的另一者连接至连接器4的外壳41，而连接器4的外壳41与压电加速度传感器的壳体2相互绝缘，通过连接器4的外壳41实现电荷输出元件1的接地，能够保证本实施例的压电加速度传感器应用至被测物体后，输出信号与压电加速度传感器的壳体2的隔离，避免壳体2对电荷输出元件1的输出信号的影响，能够保证压电加速度传感器的测量精度，有效解决了单芯输出的压电加速度传感器易受外界噪声干扰的问题。

本实施例中，第一方向与第二方向可以呈预设角度，可以相交或平行。

本实施例中，压电元件12包括相互堆叠的压电片，压电片为锆钛酸铅压电陶瓷片(PZT压电陶瓷片)，PZT压电陶瓷片的压电系数随温度升高变化较小，使压电加速度传感器的温漂较小。压电片相互堆叠的相邻的端面上均设置有电极片，电极片可以为镍基合金电极片。相邻的两个压电片的相邻的端面的极性相同，通过将位于同一极性的压电片分别与第一引线和第二引线电连接，实现压电元件12的电信号的输出与接地。

压电片可以为环形片状结构，环形片状结构的内环面为圆形，外环面为矩形。

在相互堆叠的压电片的沿第一方向的两个端面上可以设置有绝缘片，绝缘片可以为氧化铝陶瓷片，以实现压电元件12与基座11和质量块13的绝缘。

电荷输出元件1还可以包括锁紧件14，锁紧件14套设于支撑部111，且位于质量块13背离压电元件12的一侧。连接部112的背离支撑部111的一端可以设置有预设长度的外螺纹，锁紧件14可以为螺母，通过螺母与连接部112的配合实现质量块13、压电元件12以及支撑部111之间的预紧。

在一些可选的实施例中，支撑部111具有沿垂直于连接部112的轴向贯穿自身的安装孔1111，也即该安装孔1111沿图4所示Y方向延伸，安装孔1111的延伸方向与连接部112的延伸方向垂直。通过安装孔1111可以将本实施例的压电加速度传感器固定在被测物体上。

本实施例中，支撑部111可以为立方体状或圆柱状结构，以便于加工。支撑部111与连接部112可以一体成型，以增强整体的刚度。锁紧件14、支撑部111和连接部112的材料可以均为钴基合金，例如L605。可以理解的是，支撑部111具有供线缆组件3的两个引线穿过的通孔，通过将两个引线分别插装正在两个通孔中，可以对第一引线和第二引线进行保护，同时能够将第一引线和第二引线隔离，防止第一引线和第二引线之间产生信号干扰。

在一些可选的实施例中，壳体2具有与连接部112的轴向平行的表面，与连接部112平行的表面向远离支撑部111的方向延伸形成有外延部21，在外延部21上设置有安装部211，本实施例的安装部211为由外延部21的边缘向外延部21的内部凹陷形成的凹槽结构。进一步的，凹槽结构可以为半圆形的凹槽。通过在凹槽结构处设置螺钉可以进一步实现该压电加速度传感器的固定。本实施例中，外延部21与壳体2一体成型。

在一些可选的实施例中，连接器4的导电端子43靠近线缆组件3的一端设置有沿垂直于导电端子43的轴向贯穿自身的第一通孔431，第一引线穿设至第一通孔431与导电端子43电连接。可选的，为了保证第一引线与导电端子43连接的稳定性，可在第一引线穿设至第一通孔431后再进行焊接固定。

在一些可选的实施例中，导电端子43远离线缆组件3的一端具有沿导电端子43的轴向凹陷第一预设长度形成的第一凹槽432。通过第一凹槽432实现连接器4与其相匹配的连接器的端子的插接，可以理解的是，与其相匹配的连接器的端子上具有与第一凹槽423相匹配的凸块结构。

本实施例中，对于第一凹槽432的形状不做限制，例如第一凹槽432的沿垂直于轴向的截面可以为圆形也可以为矩形。第一凹槽432的预设长度与导电端子43的轴向的长度的比值可以为1/3～1/2。可以保证连接的稳定性，还可以保证导电端子43整体的强度。

本实施例中，在第一凹槽432的槽壁可以开设有相对设置的两个开口433，开口433由第一凹槽432的槽口向第一凹槽432的内部凹陷形成，这样，与本实施例的连接器4匹配的端子插接至第一凹槽432内，进一步可以通过这两个相对设置的开口433固定，保证连接器4和端子连接的稳定性，进而提高信号传输精度。

在另一些可选的实施例中，外壳41的侧壁设置有至少一个贯穿侧壁的第二通孔411，第二引线的穿设至其中一个第二通孔411与连接器4的外壳41电连接。可选的，为了保证第二引线与导电端子43连接的稳定性，可在第二引线穿设至第二通孔411后再进行焊接固定。

在一些可选的实施例中，第一绝缘层42包括沿导电端子43的轴向依次设置的第一玻璃层421和陶瓷层422，其中，第一玻璃层421相对于陶瓷层422靠近线缆组件3设置。第一玻璃层421通过玻璃烧结工艺形成在连接器4的外壳41和导电端子43之间。通过第一玻璃层421实现导电端子43与外壳41的绝缘，并且能够将连接器4的外壳41、导电端子43以及陶瓷层422粘接，在超过659度的高温环境中使用本实施例的压电加速度传感器仍可以保证绝缘效果。

在一些可选的实施例中，线缆组件3还包括第一套筒32，通过第一套筒32实现线缆本体31与连接器4的连接。第一套筒32的一端连接至线缆本体31的远离支撑部111的一端，例如，可以通过焊接，将第一套筒32连接至线缆本体31的保护壳。第一套筒32的另一端通过第二绝缘层5连接至连接器4。连接器4的外壳41部分伸入第一套筒32内，第二绝缘层5套设于连接器4的外周面。

本实施例中，第二绝缘层5可以为第二玻璃层，具体的，可以通过玻璃烧结工艺将第一套筒32与连接器4的外壳41连接，且实现二者的绝缘。通过第二玻璃层实现线缆组件3与连接器4的绝缘，在超过659度的高温环境中使用本实施例的压电加速度传感器仍可以保证绝缘以及连接效果。

可选的，在外壳41的轴向的两端之间的外周面上设置有凸部412，在凸部412上设置有锁丝孔4121，锁丝孔4121的设置，便于本实施例的连接器4在与其匹配的连接器连接时，通过锁丝穿设至本实施例的连接器4和与其对接的连接器的锁丝孔，实现两个连接器进一步固定。

可选的，连接器4可以与第一套筒32同轴设置，以保证二者连接的刚度，进一步保证信号传输的精确度。线缆组件3的延伸方向与连接部112的延伸方向相对且平行，也即线缆组件3与连接部112向相反的方向延伸，这样，由于安装孔1111位于线缆组件3与连接部112之间，能够保证压电加速度传感器的安装位置两侧的质量较为均衡，有利于整体的稳定性。

在一些可选的实施例中，线缆组件3还包括第二套筒33，线缆本体31通过第二套筒33与壳体2连接。第二套筒33的一端焊接至基座11的支撑部111，另一端与线缆本体31连接，能够保证线缆本体31的安装稳定性。

本实用新型可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本实用新型的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本实用新型的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本实用新型的范围之中。

Claims (12)

1.一种压电加速度传感器，其特征在于，包括：

电荷输出元件，包括基座、压电元件和质量块，所述基座包括支撑部和设置于所述支撑部且沿第一方向延伸的连接部，所述压电元件和所述质量块沿所述第一方向排列且分别套设于所述连接部，所述压电元件相对于所述质量块靠近所述支撑部设置；

壳体，扣接于所述支撑部，且与所述支撑部形成容纳空间，所述连接部、压电元件和质量块位于所述容纳空间；

线缆组件，连接于所述支撑部，所述线缆组件沿第二方向延伸，所述线缆组件包括线缆本体，所述线缆本体包括保护壳和贯穿所述保护壳的第一引线和第二引线，所述第一引线和所述第二引线的一端穿设所述支撑部进入所述容纳空间内与所述压电元件电连接；

连接器，连接至所述线缆组件背离所述支撑部的一端，且与所述线缆组件相互绝缘设置，所述连接器包括两端开口的外壳、位于所述外壳内的第一绝缘层以及沿所述外壳的两个开口方向贯穿所述第一绝缘层的导电端子，所述第一引线的另一端电连接至所述导电端子，所述第二引线的另一端电连接至所述外壳。

2.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述导电端子靠近所述线缆组件的一端设置有沿垂直于所述导电端子的轴向贯穿自身的第一通孔，所述第一引线穿设至所述第一通孔与所述导电端子电连接。

3.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述导电端子远离所述线缆组件的一端具有沿所述导电端子的轴向凹陷第一预设长度形成第一凹槽。

4.根据权利要求3所述的压电加速度传感器，其特征在于，在所述第一凹槽的槽壁开设有从所述第一凹槽的槽口向所述第一凹槽的内部凹陷的两个相对设置的开口。

5.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述外壳的侧壁设置有至少一个贯穿所述侧壁的第二通孔，所述第二引线穿设至其中的一个所述第二通孔与所述外壳电连接。

6.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述第一绝缘层包括沿所述导电端子的轴向依次设置的第一玻璃层和陶瓷层，所述玻璃层相对于所述陶瓷层靠近所述线缆组件设置。

7.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述线缆组件还包括第一套筒，所述第一套筒的一端连接至所述线缆本体的远离所述支撑部的一端，另一端通过第二绝缘层连接至所述连接器，所述外壳部分伸入所述第一套筒内，所述第二绝缘层套设于所述连接器的外周面。

8.根据权利要求7所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述外壳的轴向的两端之间的外周面上设置有凸部，所述凸部上设置有锁丝孔；所述第二绝缘层为第二玻璃层。

9.根据权利要求8所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述连接器与所述第一套筒同轴设置；所述线缆组件的延伸方向与所述连接部的延伸方向相对且平行。

10.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述线缆组件还包括第二套筒，所述线缆本体通过所述第二套筒与所述壳体连接。

11.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述支撑部具有沿垂直于所述连接部的轴向贯穿自身的安装孔。

12.根据权利要求1所述的压电加速度传感器，其特征在于，所述壳体具有与所述连接部的轴向平行的表面，所述表面向远离所述支撑部的方向延伸形成有外延部，所述外延部上设置有安装部，所述安装部为由所述外延部的边缘向所述外延部的内部凹陷形成的凹槽结构。

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