超声波传感器、电子设备以及测风系统技术方案

本公开涉及一种超声波传感器、电子设备以及测风系统，超声波传感器包括：壳体，包括一端开口的第一容纳腔；弹性套管，所述弹性套管的外壁形状匹配贴合固定在所述壳体的内壁上；压电晶体，包括极柱以及连接所述极柱的引线，所述压电晶体固定在所述弹性套管中；以及匹配层，封闭安装在所述第一容纳腔的开口端。使用时，通过将压电晶体固定在弹性套管中、弹性套管固定在壳体内壁上，一方面，可以解决压电晶体与壳体不易粘贴的问题；另一方面，可以避免壳体与压电晶体具有不同的膨胀系数，在温差较大的环境中使用时，其在内应力作用下会导致压电晶体与壳体分离的问题。电晶体与壳体分离的问题。电晶体与壳体分离的问题。

【技术实现步骤摘要】
超声波传感器、电子设备以及测风系统


[0001]本公开涉及传感器领域，具体地，涉及一种超声波传感器、电子设备以及测风系统。

技术介绍

[0002]常用的超声波传感器由壳体、压电晶体、密封层和引线等组装而成，既可以发射超声波，也可以接收超声波，超声波传感器的可靠性和耐用性主要取决于内部构造和压电晶体的性能。
[0003]现有的超声波传感器组装工艺是将压电晶体粘贴于壳体内，所采用的壳体为金属或者塑料，压电晶体存在与塑料或金属不易粘贴的问题，并且塑料或金属与压电晶体具有不同的膨胀系数，在温差较大的环境中使用时，其在内应力作用下会导致压电晶体与壳体分离，导致产品使用周期短。这种传感器的内部构造直接影响超声测量的稳定性和可靠性。

技术实现思路

[0004]本公开的目的是提供一种超声波传感器、电子设备以及测风系统，以至少部分地解决相关技术中存在的问题。
[0005]为了实现上述目的，本公开提供一种超声波传感器，包括：壳体，包括一端开口的第一容纳腔；弹性套管，所述弹性套管的外壁形状匹配贴合固定在所述第一容纳腔的内壁上；压电晶体，包括极柱以及连接所述极柱的引线，所述压电晶体固定在所述弹性套管中；以及匹配层，封闭安装在所述第一容纳腔的开口端。
[0006]可选地，所述弹性套管配置为被所述压电晶体向外抵顶而张紧。
[0007]可选地，所述弹性套管与所述壳体之间涂覆有粘合剂。
[0008]可选地，所述匹配层固定在所述压电晶体的靠近所述开口端的端面。
[0009]可选地，所述超声波传感器还包括设置在所述弹性套管中的阻尼部；所述压电晶体固定在所述弹性套管中的靠近所述开口端的位置，所述阻尼部设5置在所述弹性套管中的远离所述开口端的位置；其中，所述阻尼部的两端分别固定在所述压电晶体上以及所述第一容纳腔的与所述开口端相对的闭口端的端面上。
[0010]可选地，所述阻尼部为具有弹性的块状结构，且形状配合地固定在所述弹性套管内。
[0011]0可选地，所述阻尼部的两端弹性抵顶到所述压电晶体以及所述闭口端的端面上。
[0012]可选地，所述阻尼部的材料是聚乙烯发泡棉。
[0013]可选地，所述第一容纳腔的腔壁开设有用于所述引线伸出的通孔，所述壳体还包括一端连通所述通孔、另一端开放的第二容纳腔，所述引线伸出所5述通孔并在所述第二容纳腔中延伸。
[0014]可选地，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔的腔壁的全部位置均设置有屏蔽层。
[0015]可选地，所述第二容纳腔的开放端填充有封堵块，所述封堵块具有供所述引线穿
出的过线孔。
[0016]0可选地，所述壳体的材料是碳纤维。
[0017]可选地，所述匹配层的材料是混有钛白粉的硫化橡胶。
[0018]可选地，所述压电晶体和所述匹配层的横截面为圆形，所述压电晶体的频率为180kHz
‑
210kHz，所述匹配层的厚度是0.95mm
‑
1.1mm。
[0019]根据本公开的第二个方面，提供一种电子设备，包括上述的超声波传感5器。
[0020]可选地，所述超声波传感器的数量为多个。
[0021]可选地，所述电子设备为超声波风速仪。
[0022]根据本公开的第三个方面，提供一种测风系统，包括上述的电子设备。
[0023]通过上述技术方案，使用时，通过将压电晶体固定在弹性套管中、弹性套管固定在壳体内壁上，一方面，可以解决压电晶体与壳体不易粘贴的问题；另一方面，可以避免壳体与压电晶体具有不同的膨胀系数，在温差较大的环境中使用时，其在内应力作用下会导致压电晶体与壳体分离的问题。
[0024]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0025]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0026]图1是根据本公开示例性示出的一种超声波传感器的爆炸图；
[0027]图2是根据本公开示例性示出的一种超声波传感器的剖视图。
[0028]图3是根据本公开示例性示出的一种壳体的剖视图；
[0029]图4是根据本公开示例性示出的压电晶体、阻尼部与弹性套管组合的示意图。
[0030]附图标记说明
[0031]10
‑
壳体；11
‑
第一容纳腔；111
‑
开口端；12
‑
第二容纳腔；13
‑
通孔；20
‑
弹性套管；30
‑
压电晶体；31
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引线；32
‑
极柱；40
‑
匹配层；50
‑
阻尼部；60
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封堵块；61
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过线孔；70
‑
屏蔽层。
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0033]在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是基于相关零部件的自身结构而言的，例如：壳体的“内壁”指的是壳体内部形成容纳空间的壁面；弹性套管的“内径”指的是弹性套管内部容纳空间的直径。
[0034]除此之外，在本公开中，使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
[0035]参照图1
‑
图4，本公开提供一种超声波传感器，其包括壳体10、弹性套管20以及固定在弹性套管20中的压电晶体30，其中，壳体10包括一端开口的第一容纳腔11，弹性套管20外壁形状匹配贴合固定在第一容纳腔11的内壁上，压电晶体30包括极柱32以及连接极柱的
引线31。此外，超声波传感器还可以包括封闭安装在第一容纳腔11的开口端111的匹配层40，匹配层40具有下文即将描述的耦合透声效果，且可以用于封闭壳体10。这里，压电晶体30的极柱32包括正极柱和负极柱，引线31的数量为两个且分别连接正极柱和负极柱。
[0036]压电晶体30指的是非中心对称晶体，在机械力作用下，产生形变，使带电质点发生相对位移，从而在晶体的表面出现正、负束缚电荷，这样的晶体称为压电晶体，由于压电晶体30的结构和工作原理为本领域技术人员所熟知，这里不作过多介绍。
[0037]本公开对弹性套管20的材料不作限定，例如，在本公开的实施例中，弹性套管20可以是橡胶管。此外，在其他一些实施例中，弹性套管20还可以是尼龙管。
[0038]通过使用上述技术方案，使用时，通过将压电晶体30固定在弹性套管20中、弹性套管20固定在壳体10的内壁上，一方面，可以解决压电晶体30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波传感器，其特征在于，包括：壳体，包括一端开口的第一容纳腔；弹性套管，所述弹性套管的外壁形状匹配贴合固定在所述第一容纳腔的内壁上；压电晶体，包括极柱以及连接所述极柱的引线，所述压电晶体固定在所述弹性套管中；以及匹配层，封闭安装在所述第一容纳腔的开口端。2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述弹性套管配置为被所述压电晶体向外抵顶而张紧。3.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述弹性套管与所述壳体之间涂覆有粘合剂。4.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述匹配层固定在所述压电晶体的靠近所述开口端的端面。5.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述超声波传感器还包括设置在所述弹性套管中的阻尼部；所述压电晶体固定在所述弹性套管中的靠近所述开口端的位置，所述阻尼部设置在在所述弹性套管中的远离所述开口端的位置；其中，所述阻尼部的两端分别固定在所述压电晶体上以及所述第一容纳腔的与所述开口端相对的闭口端的端面上。6.根据权利要求5所述的超声波传感器，其特征在于，所述阻尼部为具有弹性的块状结构，且形状配合地固定在所述弹性套管内。7.根据权利要求6所述的超声波传感器，其特征在于，所述阻尼部的两端弹性抵顶到所述压电晶体以及所述闭口端的端面上。8.根据权利要求6所述的超声波传感器，其特征在于，所述阻尼部的材料是聚乙烯发泡棉。9.根据权利要求1所述的超声波传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗卫东，杜鸿慧，贾松坡，赵蔚欣，汤莉莉，秦东明，
申请(专利权)人：中科三清科技有限公司，
类型：发明
国别省市：