超声波传感器壳体及其超声波传感器制造技术

一种超声波传感器壳体及其超声波传感器。该超声波传感器壳体具有开口于壳体前端面的空腔，空腔的横截面呈矩形，空腔由空腔底壁、两个相对的长边侧壁和两个相对的短边侧壁共同围成，两个长边侧壁对称地分别设有两个第一凹陷，两个第一凹陷对称地分别位于空腔的短边方向中心线的两侧，各第一凹陷沿空腔的深度方向延伸，各第一凹陷的边缘为圆弧形或椭圆弧形。本实用新型专利技术在保证水平探测角度与垂直探测角度之比较大的情况下，提高了传感器的声压值，且易于制造。且易于制造。且易于制造。

【技术实现步骤摘要】
超声波传感器壳体及其超声波传感器


[0001]本技术涉及超声波传感器技术。

技术介绍

[0002]超声波传感器包括一个由金属材料制成的壳体以及压电组件。壳体具有一端开口的空腔，压电组件设置在空腔内，电流流过压电组件时，压电组件会将电能转换成机械能，带动金属壳体的底板(底板也被称为振膜)产生形变，发射出超声波。超声波遇到障碍物时反射回超声波传感器，通过超声波接收与发射的时间差关系可以判断障碍物的距离及大小等物理信息。
[0003]近年来，超声波传感器已被广泛地应用在倒车雷达或探测汽车周围的障碍物等方面，有效地提升了行车安全。这些应用要求超声波传感器具有较大的水平探测角度和较远的探测距离，同时也要求超声波传感器具有较小的垂直探测角度θ，以减少探测到地面的反射波信号而产生误报的现象。图1示出了安装在车辆上的超声波传感器的垂直探测角度θ。
[0004]如图2和图3所示，在申请号为09/897,569、专利技术名称为“超声波测距传感器(ULTRASOUND SENSOR FOR DISTANCE MEASUREMENT)”的美国专利申请中，为了产生不等向的指向性，超声波传感器的壳体100a设置了梯形形状的空腔11a。空腔11a的底面与圆形压电片20a贴合，压电片20a与电线201a相连，以传输信号。压电片20a依次覆盖梯形形状的硅树脂橡胶12a、毛毡13a和软木14a作为隔离，最后涂上硅树脂橡胶层15a作密封。由于空腔被设计为梯形，使得传感器的垂直探测范围上方呈现拱形形状，下方则平坦地接近地面。但是，梯形形状的空腔以及填充材料增加了加工制造的难度以及制造成本。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题在于提供一种超声波壳体及其超声波传感器，其在保证水平探测角度与垂直探测角度之比较大的情况下，提高了传感器的声压值(SPL)，且易于制造。
[0006]第一方面，本技术提供了一种超声波传感器壳体，壳体具有开口于壳体前端面的空腔，空腔的横截面呈矩形，空腔由空腔底壁、两个相对的长边侧壁和两个相对的短边侧壁共同围成，两个长边侧壁对称地分别设有两个第一凹陷，两个第一凹陷对称地分别位于空腔的短边方向中心线的两侧，各第一凹陷沿空腔的深度方向延伸，各第一凹陷的边缘为圆弧形或椭圆弧形。
[0007]第二方面，本技术还提供了一种超声波传感器，包括压电元件和上述的超声波传感器壳体；压电元件设置在超声波传感器壳体的空腔中，并固定于空腔底壁。
[0008]本技术至少具有以下优点：
[0009]1、本技术实施例的超声波传感器壳体通过在矩形空腔的两个长边侧壁对称地分别设置两个第一凹陷，能够在保证水平探测角度与垂直探测角度之比较大的情况下，提高传感器的声压值，从而做到了在增加传感器探测距离的同时，减少了因地面反射波信
号引起的误报现象；
[0010]2、本技术实施例的超声波传感器壳体的空腔形状为矩形，第一凹陷的形状为圆弧形或椭圆弧形，易于加工制造，并能降低制造成本。
附图说明
[0011]图1示出了安装在车辆上的超声波传感器的垂直探测角度。
[0012]图2和图3分别示出了现有的一种超声波传感器的俯视图和剖视图。
[0013]图4示意性地示出了根据本技术第一实施例的超声波传感器壳体的俯视图。
[0014]图5示出了具有矩形空腔的超声波传感器壳体的示意图。
[0015]图6和图7分别示意性地示出了根据本技术第二实施例的超声波传感器壳体的立体图和俯视图。
[0016]图8和图9分别从不同角度示意性地示出了根据本技术第二实施例的超声波传感器壳体的剖视图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。
[0018]图4示意性地示出了根据本技术第一实施例的超声波传感器壳体的俯视图，请参阅图4。根据本技术第一实施例的超声波传感器壳体100具有开口于壳体前端面101的空腔10，空腔10的横截面大致呈矩形。在本实施例中，矩形的每条短边的形状为向外凸出的圆弧形，矩形的长边与短边之间通过圆弧过渡，两条短边彼此对称。在其它的实施例中，矩形的每条短边的形状为直线。
[0019]空腔10由空腔底壁、两个相对的长边侧壁11和两个相对的短边侧壁12共同围成。两个长边侧壁11相对于空腔10的长边方向中心线X对称地分别设有两个第一凹陷111，两个第一凹陷111对称地分别位于空腔10的短边方向中心线Y的两侧，各第一凹陷111沿空腔10的深度方向延伸，各第一凹陷111的边缘为圆弧形。作为矩形的对称轴，长边方向中心线X通过矩形的两条短边的中点，短边方向中心线Y通过矩形的两条长边的中点。
[0020]在本实施例中，各第一凹陷111沿空腔10的整个深度方向连续地延伸，即第一凹陷111的延伸长度等于空腔10的深度，第一凹陷111的一端开口于壳体前端面101，另一端延伸至空腔底壁。
[0021]在本实施例中，两个第一凹陷111的中心线之间的间距d为2mm～6mm，以使超声波传感器产生的超声波具有较大的声压。
[0022]在本实施例中，每两个相对的第一凹陷111的边缘位于同一个圆C1的圆周上。
[0023]超声波传感器壳体100的材质采用金属。本实施例中，超声波传感器壳体的材质为铝。
[0024]当超声波传感器壳体的空腔的截面为圆形时，超声波传感器的水平探测角与垂直探测角相同，而当超声波传感器壳体的空腔10的截面为矩形时，超声波传感器的水平探测角度要大于垂直探测角度。
[0025]表1示出了具有图5所示的矩形空腔的超声波传感器和具有圆形空腔的超声波传感器的仿真结果，其中，矩形空腔的长度L为13.5mm，矩形空腔的宽度W为7.9mm，而圆形空腔
的直径为10mm。表格中的位移量(displacement)指的是仿真中超声波传感器在一定频率下的振动位移量，位移量的大小与超声波传感器产生的超声波的声压大小成正比。
[0026]表1
[0027][0028]在空腔10的横截面为矩形时，不论第一凹陷111所在圆C1(圆C1的直径与第一凹陷111的中心线在同一条直线上)的直径有多大，均可以有效地提升超声波传感器的声压值(SPL)，同时对超声波传感器的指向性影响也较小。
[0029]表2和表3分别示出了具有本技术第一实施例的超声波传感器壳体的超声波传感器的仿真结果，其中，矩形空腔的长度L为13.5mm，矩形空腔的宽度W为7.9mm。
[0030]表2
[0031][0032]比较表1和表2可知，当图5中的矩形空腔的两个长边侧壁分别增加了两个第一凹陷111之后，如第一凹陷111所在圆C1的直径设为8.5mm(直径公差设为
±
0.02mm)时，超声波传感器的位移量从7.59μm提升至8.68μm，提升了14.36％的位移量，声压值则从105dB提升至108.35dB，提升了3.19％的声压值，与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波传感器壳体，所述壳体具有开口于壳体前端面的空腔，所述空腔的横截面呈矩形，所述空腔由空腔底壁、两个相对的长边侧壁和两个相对的短边侧壁共同围成，其特征在于，两个所述长边侧壁对称地分别设有两个第一凹陷，所述两个第一凹陷对称地分别位于所述空腔的短边方向中心线的两侧，各所述第一凹陷沿所述空腔的深度方向延伸，各所述第一凹陷的边缘为圆弧形或椭圆弧形。2.根据权利要求1所述的超声波传感器壳体，其特征在于，各所述第一凹陷沿所述空腔的整个深度方向连续地延伸。3.根据权利要求1所述的超声波传感器壳体，其特征在于，所述两个第一凹陷的中心线之间的间距为2mm～6mm。4.根据权利要求1所述的超声波传感器壳体，其特征在于，两个所述长边侧壁对称地分别设有一个第二凹陷，各所述第二凹陷自所述壳体的前端面沿所述空腔的深度方向延伸，且第二凹陷的延伸长度小于所述空腔的深度，第二凹陷的延伸长度为2mm～6mm；各所述第二凹陷的边缘为圆弧形或椭圆弧形，所述第二凹陷凹入所述长边侧壁的深度大于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李易展，高铭扬，
申请(专利权)人：嘉兴科赛思智控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：