一种集成式超声波传感器制造技术

本发明专利技术属于传感器技术领域，尤其涉及一种集成式超声波传感器，其应用广泛、可在多种场合下对GIS进行局放/故障击穿检测。本发明专利技术包括接触式超声波传感器，在传感器外壳上连接盖子，传感器外壳内设有腔体，传感器外壳底面到传感器壳体的内部腔体设有通道；传感器壳体上还设有电源开关、充电指示灯、充电座及信号发射天线；腔体内底部设有四个立柱，斜对角两个高度相同，自低而高分别连接集成电路板Ⅰ和集成电路板Ⅱ；集成电路板Ⅱ和上部连接盖子之间置有电池；集成电路板Ⅱ的下部依次连接弹簧和接触式超声波传感器。本发明专利技术具有体积小、结构简单、安全便携、操作方便、设计合理的特点，能够大大提高工作效率，适宜在电力设备行业大力推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式超声波传感器
本专利技术属于传感器
，尤其涉及一种集成式超声波传感器，其应用广泛、可在多种场合下对GIS进行局放/故障击穿检测。
技术介绍
气体绝缘开关设备GIS因其可靠性高，占地面积小、维护简单、检修周期长等优点而在电力系统中得到了广泛的应用。GIS设备设计、制造、运输、安装过程中的一些偶然因素会造成一些局部绝缘缺陷，如气泡、裂缝、悬浮导电质点和毛刺等，这些缺陷会造成GIS设备内部某些区域电场强度过高，当高于绝缘介质的击穿场强时就会发生局部放电。如不能及时发现并处理设备内部的放电缺陷，后续极易发生设备击穿事故。GIS设备内部发生局部放电或故障击穿的时候，会产生冲击的振动及声音。超声波法AE，又称声发射法，通过在设备腔体外安放超声波传感器来测量局部放电信号。该方法的优点是传感器与电力设备的电气回路无任何联系，不受电磁干扰的影响。现场使用的过程中，超声传感器通常粘贴在GIS设备金属外壁上，通过线缆连接调理单元及检测仪主机。对于诸多场合，如GIS电压等级较高，体积尺寸较大，传感器与后续单元的连接距离较远，接线复杂，且一般线缆难以满足要求，此外，连接线缆的长度较长会导致信号在传播的过程中衰减较大，线缆自身的重量较大也容易损坏传感器和后续单元的接口。上述的情况会大幅降低GIS设备现场超声波检测的效率。为了解决这个问题，本专利技术介绍了一种可广泛用于GIS设备局部放电/故障击穿检测的集成式无线智能接触式超声波传感器。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种集成式超声波传感器，目的是为提供了一种体积小、结构简单、便携、操作方便及设计巧妙合理，并且能够大大提高工作效率的一种集成式超声波传感器。为实现上述专利技术目的，本专利技术是采用以下技术方案来实现的：一种集成式超声波传感器，包括接触式超声波传感器：在传感器外壳上部连接盖子，传感器外壳内设有腔体，传感器外壳底面到传感器壳体的内部腔体设有通道；传感器壳体上还设有电源开关、充电指示灯、充电座及信号发射天线；所述腔体底部设有四个立柱，斜对角两个高度相同，自低而高分别连接集成电路板Ⅰ和集成电路板Ⅱ，集成电路板Ⅰ和集成电路板Ⅱ通过线缆连接；集成电路板Ⅱ和上部连接盖子之间置有电池；集成电路板Ⅱ的下部依次连接弹簧和接触式超声波传感器；并使内置弹簧和接触式超声波传感器置于通道内，使接触式超声波传感器的另一端置于传感器外壳外部。所述传感器外壳为方形结构，传感器外壳的底部为圆弧面，使测试时传感器与GIS更好的贴合在一起；圆弧面的圆弧两端，分别有一个台阶，两个台阶完全相同，两个台阶的底面上分别有三个相同的圆孔，用来安装压板Ⅰ和压板Ⅱ。所述压板Ⅰ为片状结构，其上开设三个圆孔D，与传感器壳体中台阶上三个圆孔对应，用来固定压板Ⅰ，压板Ⅰ的宽度与台阶相同，厚度泽略小于台阶的高度，靠近台阶外端的两个角为圆角，圆角半径与传感器壳体一致。所述压板Ⅱ为片状结构，其面积大于压板Ⅰ，高度与压板Ⅰ一致，其上开设有三个圆孔E，与台阶上三个圆孔对应，用来固定压板Ⅱ；圆孔E的一侧设有一个长条形的槽B。所述腔体的底部有四个直径相同的圆柱形立柱，两两之间的高度不同，分成两组，斜对角两个高度相同，其中高度较低的两个立柱A，顶端分别有一个圆孔A，用来安装集成电路板Ⅰ，另外两个高度较高的立柱B，顶端分别设有一个圆孔B，用来安装集成电路板Ⅱ。所述通道为圆柱形通道，内直径与接触式超声波传感器直径相同，用来安放接触式超声波传感器及弹簧，通道位于传感器壳体内部腔体部分的高度略低于立柱B，通道壁上设有缺口，用来穿过接触式超声波传感器的接头部位，腔体底部与缺口对应设有槽A，用来安放接触式超声波传感器的接头部位，以保证接触式超声波传感器位于通道足够深的部位；传感器壳体中，侧面上开设有两个矩形孔及一个圆孔，依次用来安装电源开关、充电指示灯及充电座，另外一个侧边上开设有一个圆孔F，用来安装信号发射天线。所述接触式超声波传感器为圆柱体，一端的圆弧面上伸出一个SMA接头A，用一根同轴线缆与集成电路板Ⅰ连接；接触式超声波传感器置于传感器壳体中圆柱通道中，接头A从通道的缺口处伸出；接头A的圆柱面与传感器外壳中槽A的底部接触；弹簧也置于通道内，底端紧贴接触式超声波传感器的顶部，顶端顶在集成电路板Ⅱ的面上。所述集成电路板Ⅰ和集成电路板Ⅱ分上下两层安装，集成电路板Ⅱ连接后压紧弹簧的顶端；所述集成电路板Ⅰ位于下面一层，连接在传感器壳体中圆柱立柱A的顶端；集成电路板Ⅰ中心部位设有圆孔C，其直径略大于传感器壳体中圆柱通道的外壁直径，从而使通道能从圆孔C中穿过；围绕圆孔C还设有四个孔，按直径分成两种，对角两个孔直径相同，两个直径较小的孔对应立柱A顶端的圆孔A，用来固定集成电路板Ⅰ；另外两个直径较大的孔直径略大于传感器壳体中圆柱立柱B，安装集成电路板Ⅰ的同时，使立柱B能够从直径较大的孔中穿过；集成电路板Ⅰ下连接SMA接头B，通过同轴线缆与接触式超声波传感器中接头A连接；所述集成电路板Ⅱ安装在集成电路板Ⅰ的上面一层，位于传感器壳体中圆柱立柱B的顶部，集成电路板Ⅱ上设有两个孔对应立柱B顶端的圆孔B，用来固定集成电路板Ⅱ，集成电路板Ⅱ的下部连接充电座，并使充电座刚好从传感器壳体的侧面上对应开设的矩形孔内穿过。所述传感器的盖子采用塑料材料制成，内部设有内置电池的腔体；腔体的两端分别设有凸起的台阶，两个台阶的外尺寸与传感器壳体中腔体的内尺寸相同；盖子盖在传感器壳体的顶部，台阶插入腔体的内部，盖子与传感器壳体之间通过环氧树脂胶粘合连接。利用一种集成式超声波传感器的操作方法，包括：接触式超声波传感器：固定在传感器壳体内部，用以接收GIS内部的局放超声波信号；弹簧：作用弹力在接触式超声波传感器，使其紧贴在GIS的表面；集成电路板Ⅰ和集成电路板Ⅱ：与接触式超声波传感器连接，对接收到的局放信号进行各种处理；盖子：固定在传感器外壳的开口面上，同时与集成电路板Ⅱ一起固定电池；外壳：为所有元件提供固定支撑；电源开关：控制整个传感器的运行及关闭，充电座对供电的电池进行充电，充电指示灯显示电池的充电状态，信号发射天线把经过集成电路板Ⅰ和集成电路板Ⅱ处理后的信号发射给终端接收设备。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：本专利技术具有体积小、结构简单、便携、操作方便、设计巧妙合理的特点，并且能够大大提高工作效率。本专利技术智能传感器可以对局放信号进行处理，信号可以通过无线发送给终端接收设备，不需要连接线缆就可以进行远距离的测试，保证测试人员的人身安全。由于其体积较小，因此具有便于携带安装的特点，并且可以快速的安装在GIS表面进行长期的测试，安装及拆除非常方便，应用广泛，可在多种场合下对GIS进行局放/故障击穿检测，适宜在电力设备行业大力推广和应用。附图说明为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。图1是本专利技术整体结构示意图；图2是图1的底面视图；图3本专利技术整体剖视图；图4是传感器壳体内部结构示意图；图5是传感器壳体外部结构示意图；图6是接触式超声波传感器结构示意图；图7是集成电路板Ⅱ示意图；图8是集成电路板Ⅰ示意图；图9是盖子的结构示意图；图10是压板Ⅰ的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式超声波传感器，包括接触式超声波传感器（2），其特征是：传感器外壳（1）上部连接盖子（6），传感器外壳（1）内设有腔体（13），传感器外壳（1）底面到传感器壳体（1）的内部腔体设有通道（18）；传感器壳体（1）上还设有电源开关（36）、充电指示灯（37）、充电座（38）及信号发射天线（35）；所述腔体（13）底部设有四个立柱，斜对角两个高度相同，自低而高分别连接集成电路板Ⅰ（3）和集成电路板Ⅱ（4），集成电路板Ⅰ（3）和集成电路板Ⅱ（4）通过线缆连接；集成电路板Ⅱ（4）和上部连接盖子（6）之间置有电池（7）；集成电路板Ⅱ（4）的下部依次连接弹簧（5）和接触式超声波传感器（2）；并使内置弹簧（5）和接触式超声波传感器（2）置于通道（18）内，使接触式超声波传感器（2）的另一端置于传感器外壳（1）外部。

【技术特征摘要】
1.一种集成式超声波传感器，包括接触式超声波传感器（2），其特征是：传感器外壳（1）上部连接盖子（6），传感器外壳（1）内设有腔体（13），传感器外壳（1）底面到传感器壳体（1）的内部腔体设有通道（18）；传感器壳体（1）上还设有电源开关（36）、充电指示灯（37）、充电座（38）及信号发射天线（35）；所述腔体（13）底部设有四个立柱，斜对角两个高度相同，自低而高分别连接集成电路板Ⅰ（3）和集成电路板Ⅱ（4），集成电路板Ⅰ（3）和集成电路板Ⅱ（4）通过线缆连接；集成电路板Ⅱ（4）和上部连接盖子（6）之间置有电池（7）；集成电路板Ⅱ（4）的下部依次连接弹簧（5）和接触式超声波传感器（2）；并使内置弹簧（5）和接触式超声波传感器（2）置于通道（18）内，使接触式超声波传感器（2）的另一端置于传感器外壳（1）外部。2.根据权利要求1所述的一种集成式超声波传感器，其特征是：所述传感器外壳（1）为方形结构，传感器外壳（1）的底部为圆弧面（10），使测试时传感器与GIS更好的贴合在一起；圆弧面（10）的圆弧两端，分别有一个台阶（11），两个台阶（11）完全相同，两个台阶（11）的底面上分别有三个相同的圆孔（12），用来安装压板Ⅰ（8）和压板Ⅱ（9）。3.根据权利要求1所述的一种集成式超声波传感器，其特征是：所述压板Ⅰ（8）为片状结构，其上开设三个圆孔D（31），与传感器壳体（1）中台阶（11）上三个圆孔（12）对应，用来固定压板Ⅰ（8），压板Ⅰ（8）的宽度与台阶（11）相同，厚度泽略小于台阶（11）的高度，靠近台阶（11）外端的两个角为圆角，圆角半径与传感器壳体（1）一致。4.根据权利要求1所述的一种集成式超声波传感器，其特征是：所述压板Ⅱ（9）为片状结构，其面积大于压板Ⅰ（8），高度与压板Ⅰ（8）一致，其上开设有三个圆孔E（32），与台阶（11）上三个圆孔（12）对应，用来固定压板Ⅱ（9）；圆孔E（32）的一侧设有一个长条形的槽B（33）。5.根据权利要求1所述的一种集成式超声波传感器，其特征是：所述腔体（13）的底部有四个直径相同的圆柱形立柱，两两之间的高度不同，分成两组，斜对角两个高度相同，其中高度较低的两个立柱A（14），顶端分别有一个圆孔A（15），用来安装集成电路板Ⅰ（3），另外两个高度较高的立柱B（16），顶端分别设有一个圆孔B（17），用来安装集成电路板Ⅱ（4）。6.根据权利要求1所述的一种集成式超声波传感器，其特征是：所述通道（18）为圆柱形通道，内直径与接触式超声波传感器（2）直径相同，用来安放接触式超声波传感器（2）及弹簧（5），通道（18）位于传感器壳体（1）内部腔体部分的高度略低于立柱B（16），通道壁上设有缺口（19），用来穿过接触式超声波传感器（2）的接头部位，腔体（13）底部与缺口（19）对应设有槽A（20），用来安放接触式超声波传感器（2）的接头部位，以保证接触式超声波传感器（2）位于通道（18）足够深的部位；传感器壳体（1）中，侧面（21）上开设有两个矩形孔及一个圆孔，依次用来安装电源开关（36）、充电指示灯（37）及充电座（38），另外一个侧边（22）上...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，刘爱民，孔剑虹，李晓明，刘齐，郭占男，潘加玉，原峰，钟丹田，王茂军，洪鹤，李胜川，赵东旭，陈瑞国，韩月，吴静，范维，潘丰厚，代继成，李在林，钱勇，秦雪，许永鹏，姚维佳，刘芮彤，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，沈阳展威电力科技有限公司，国家电网有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21