阅读说明：本技术 一种一体式仪表用压电加速度传感器 (Piezoelectric acceleration sensor for integrated instrument ) 是由 乔文生 艾士娟 靳志军 陈志刚 李虹 郭理中 张桂彬 刘欣 康涛 赵赤兵 袁海生 于 2020-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种一体式仪表用压电加速度传感器,包括传感器外壳,传感器外壳的锁紧螺母将传感器外壳固定在仪表上,传感器外壳中设有传感器中心体和信号调理板,传感器中心体上端伸出传感器外壳上端口,传感器中心体下端套有惯性质量环,惯性质量环与传感器中心体下端之间设有环形压电陶瓷,环形压电陶瓷信号经惯性质量环和传感器中心体引出连接至信号调理板,信号通过信号线从传感器外壳下端口引出,传感器中心体轴设有凸缘,压紧套筒向内插进传感器外壳下端口,压紧套筒后面的压紧螺堵与传感器外壳下端口螺纹连接固定,传感器中心体轴的凸缘上下端设有弹性“O”型胶圈。本传感器灵敏度高,传感器的频响性能与仪表的匹配性能更佳。(The invention discloses an integrated piezoelectric acceleration sensor for an instrument, which comprises a sensor shell, wherein the sensor shell is fixed on the instrument by a locking nut of the sensor shell, a sensor central body and a signal conditioning plate are arranged in the sensor shell, the upper end of the sensor central body extends out of an upper port of the sensor shell, an inertial mass ring is sleeved at the lower end of the sensor central body, annular piezoelectric ceramics are arranged between the inertial mass ring and the lower end of the sensor central body, an annular piezoelectric ceramic signal is led out through the inertial mass ring and the sensor central body and is connected to the signal conditioning plate, the signal is led out from the lower port of the sensor shell through a signal wire, a flange is arranged on a sensor central body shaft, a compression sleeve is inwards inserted into the lower port of the sensor shell, a compression plug behind the compression sleeve is fixedly connected with the lower port of the sensor shell through a. The sensor has high sensitivity, and the frequency response performance of the sensor is better than the matching performance of an instrument.)

一种一体式仪表用压电加速度传感器

技术领域

本发明涉及一种一体式仪表用压电加速度传感器。

背景技术

一体式仪表用加速度传感器是指传感器紧固于仪表外壳上，使用时直接将仪表上的传感器头部与被测对象接触，并施加压力在仪表上，将仪表及传感器垂直于被测表面压在被测对象表面，目前存在灵敏度差，压力不容易控制的问题，例如：压力太小容易接触不良发生传感器与被测对象之间碰撞，压力太大会改变被测对象的原有振动。还存在的问题有：当被测对象的振动加速度传到传感器时，传感器外壳与仪表外壳连接在一起，加大了测试仪表系统的谐振质量。如果传感器本体与传感器外壳刚性连接为一体，则仪表会由于自身的质量提高而降低频率响应范围。

发明内容

本发明提出了一种一体式仪表用压电加速度传感器，传感器灵敏度高，传感器的频响性能与仪表的匹配性能更佳，便于仪表调试及生产加工，降低成本。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种一体式仪表用压电加速度传感器，包括传感器外壳，传感器外壳上设置锁紧螺母用于传感器外壳固定在仪表上，传感器外壳中设置有传感器中心体和信号调理板，传感器中心体上端从传感器外壳上端口伸出用于与被测体接触，传感器中心体下端侧套有一个惯性质量环，惯性质量环与传感器中心体下端侧侧壁之间设置有环形压电陶瓷，惯性剪切力作用下环形压电陶瓷内侧与外侧产生不同极性的电荷信号经惯性质量环和传感器中心体引出连接至信号调理板，经信号调理板处理后的信号通过信号线从传感器外壳下端口引出，传感器中心体轴向中段向外设置有凸起的凸缘，传感器外壳下端口向内插进有一个压紧套筒，紧跟压紧套筒后面是一个压紧螺堵，压紧螺堵与传感器外壳下端口螺纹连接，转动压紧螺堵推动压紧套筒向上顶在传感器中心体的凸缘上将传感器中心体定位固定，在传感器中心体的凸缘与传感器外壳上端口之间以及传感器中心体的凸缘与压紧套筒上端面之间分别设置有弹性“O”型胶圈。

方案进一步是，所述传感器中心体轴向中段向外凸起的上端面是由外至里向上的环形锥面，向外凸起下端面是直角平面。

方案进一步是，所述环形锥面是向上水平夹角为30度的环形锥面。

方案进一步是，所述传感器中心体上端设置有拾振探杆，拾振探杆的头部为圆弧球形，拾振探杆与传感器中心体上端螺纹连接固定。

方案进一步是，所述信号调理板通过压紧螺堵固定在压紧螺堵与压紧套筒之间。

方案进一步是，所述传感器中心体与环形压电陶瓷之间以及环形压电陶瓷与惯性质量环之间分别用导电银胶粘接固定。

方案进一步是，所述传感器压紧螺堵底面的外侧面上设有盲孔，盲孔位于中心通孔左右两侧用于***工具调节压紧套筒的压迫弹性“O”型胶圈的松紧。

本发明的有益之处：因为设有弹性支撑本发明的传感器中心体组件感受高频冲击型信号的灵敏度比非弹性支撑的传感器更高，传感器压紧螺堵与传感器外壳尾部的内螺纹旋合，可以在小范围内调整旋合的力矩，使得传感器的频响性能与仪表的匹配性能更佳，便于仪表调试及生产加工，能够量产并实现成本降低的目标。

附图说明

图1是本发明结构的剖视图；

图2是本发明的传感器中心体组件装配顺序图；

图3是本发明的传感器装配顺序图；

图4是本发明安装在仪表上的剖视图。

具体实施方式

一种一体式仪表用压电加速度传感器，见图1、图2、图3所示，包括传感器外壳17，传感器外壳17底部外表面设有圆角方形凸缘1701便于本加速度传感器的组装，传感器外壳17上设置锁紧螺母19用于传感器外壳17固定在仪表上，传感器外壳17中设置有传感器中心体1和信号调理板9，传感器中心体1上端从传感器外壳17上端口伸出用于与被测体接触，传感器中心体1下端侧套有一个惯性质量环4，惯性质量环4与传感器中心体1下端侧侧壁之间设置有环形压电陶瓷5，当传感器中心体1上端触碰到被测体，传感器中心体1会窜动，在惯性剪切力作用下传感器中心体1上的环形压电陶瓷5内侧与外侧产生不同极性的电荷信号经惯性质量环4和传感器中心体1引出连接至信号调理板9，经信号调理板9处理后的信号通过信号9线从传感器外壳17下端口引出，传感器中心体轴向中段向外设置有凸起的凸缘18，传感器外壳17下端口向内插进有一个压紧套筒8，紧跟压紧套筒8后面是一个压紧螺堵10，压紧螺堵10与传感器外壳17下端口螺纹连接，转动压紧螺堵10推动压紧套筒8向上顶在传感器中心体轴的凸缘18上将传感器中心体定位固定，在传感器中心体的凸缘18与传感器外壳17上端口之间以及传感器中心体的凸缘18与压紧套筒8上端面之间分别设置有弹性“O”型胶圈2、3。传感器中心体1上端设置有拾振探杆16，拾振探杆16的头部为圆弧球形，拾振探杆16与传感器中心体1上端螺纹连接固定。信号调理板9通过压紧螺堵10固定在压紧螺堵10与压紧套筒8之间。传感器中心体1与环形压电陶瓷传感器5之间以及环形压电陶瓷传感器5与惯性质量环4之间分别用导电银胶粘接固定。传感器压紧螺堵底面的外侧面上设有盲孔24，盲孔24位于中心通孔11左右两侧用于***工具调节压紧套筒8的压迫弹性O型胶圈的松紧。

其中的所述传感器中心体轴向中段向外凸起的上端面是由外至里向上的环形锥面，向外凸起下端面是直角平面。此结构使得传感器中心体1的上下窜动产生差异，感应信号更加稳定灵敏。

其中：所述环形锥面是向上水平夹角是25度至45度的环形锥面，本实施例选择的是为30度角的环形锥面。

本压电加速度传感器的组装顺序及在仪表上应用的安装如下：

见图2、图3所示，图2中的A向；图3中的B向为装配顺序方向，在传感器中心体1中部与环形压电陶瓷5的结合处20涂导电银胶，将环形压电陶瓷5套在传感器中心体1上，在环形压电陶瓷5和惯性质量环4的结合处21涂导电银胶，将惯性质量环4套在环形压电陶瓷5外侧，然后烘干。

如图1所示，在传感器中心体1尾部加信号引线垫片22并用螺钉23拧紧，在信号引线垫片22上焊接内部连接信号线7，在惯性质量环4上焊接内部连接信号线6。内部连接信号线6、7另一端焊接在信号调理板9。信号调理板9上的信号处理电路采用了LF441低功耗运算放大器将采集的信号放大后输出。

将在传感器中心体轴向中段向外设置有凸起的凸缘18上面设置的弹性O型圈称之为第一弹性“O”型圈2，凸缘18下面设置的弹性“O”型圈称之为第二弹性“O”型圈3。

如图图1和图3所示，先将第一弹性“O”型圈2推入传感器外壳17，将拾振探杆16旋入传感器中心体1顶部的螺纹孔并旋紧固定。再将传感器中心体组件推入传感器外壳17，然后在将第二弹性“O”型圈3套入传感器中心体1，再将压紧套筒8套在传感器中心体1上，压紧套筒8将第二弹性“O”型胶圈3压紧于传感器中心体的凸缘18下端面上，再放入信号调理板9，信号调理板9面对压紧螺堵10的一侧焊接有四根外部信号连接线12、13、14、15，在信号调理板9后面安装压紧螺堵10，将焊接于信号调理板9的外部信号连接线12、13、14、15穿过压紧螺堵10中心通孔11，用专业工具***压紧螺堵10底面设有的盲孔24旋合压紧螺堵10，调节压紧套筒8压迫弹性 “O”型胶圈的松紧进而调整传感器中心体1上端触碰到被测体的窜动所产生的惯性剪切力的大小。用弹性密封胶703填充中心通孔11，静置24小时，待密封胶凝固后形成传感器。

见图4所示，本压电加速度传感器使用时需要将传感器卡在仪表上，再将传感器安装锁紧螺母19旋合于传感器外壳17前部外螺纹。传感器安装锁紧螺母19拧紧后完成仪表机壳与传感器连接部位的径向锁紧及轴向锁紧，然后将外部信号连接线12、13、14、15通过接口插头连接仪表。

本实施例的有益之处在于：因为设有“O”型胶圈弹性支撑，使本发明的传感器中心体组件感受高频冲击型信号的灵敏度比非弹性支撑的传感器更高，压紧螺堵与传感器外壳尾部的内螺纹旋合，可以在小范围内调整旋合的力矩，使得传感器的频响性能与仪表的匹配性能更佳，便于仪表调试及生产加工，能够量产并实现成本降低的目标。