专利名称：一种耐高压气介超声波传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波传感器，尤其涉及一种结构强度大，密封性能好，其能够承受外界高压的耐高压气介超声波传感器，及该超声波传感器的制造方法。
背景技术：
气介超声波传感器是超声波在空气中的传播，利用不同介质的声阻抗和空气声阻抗的差别，会产生反射折射的特性，可以用来制作避障、液位检测，物位检测，距离检测，定位等各种运用。现有的超声波传感器一般采用塑料外壳，普通的硅胶进行灌封，其密封性很差，结构强度也不够，大部分都只能承受0. 3MPa以下的压力，在高压环境中超声波传感器可能遭到损坏。发明内容本发明的目的是提供一种能够在高压环境下工作的，结构强度大，密封性能好的耐高压气介超声波传感器，以及制造该设备的方法。为实现上述目的，本发明的耐高压气介超声波传感器的传感器元件设置于壳体内，其中，所述的壳体为金属壳体，金属壳体内灌封有灌封胶，金属壳体内分为上下两个区域，包括工作区域和密封区域，工作区域的传感器元件周边灌封吸声型灌封胶；电缆线由密封区域进入并穿过，电缆线周边灌封密封型灌封胶。本发明的壳体包括前盖板和管状侧板，前盖板连接于管状侧板的一端，前盖板中心开设电缆线进线通道，管状侧板的另一端的端面为聚四氟乙烯薄膜；管状侧板与聚四氟乙烯薄膜围成的区域为工作区域，前盖板中心的进线通道以及其与管状侧板连接区域为密封区域。本发明的传感器元件包括由外向内依序覆盖在管状侧板内壁的软木板层和铜皮层，以及平行于聚四氟乙烯薄膜设置的后盖板和压电陶瓷片。本发明的前盖板和管状侧板采用不锈钢材料，所述的后盖板采用45号钢。本发明的电缆线为双芯屏蔽线。本发明的吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的97% _99%，软木粉占混合胶体总重量的-3%。所述的软木粉细度为200-600 目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为50% -70%。一种耐高压气介超声波传感器的制造方法，其包括如下步骤步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4:将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C -70°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；
步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C -70°C高温箱内烘干。与现有技术相比，采用以上设计，不锈钢的外壳结构强度大，先后灌封两种不同的胶，不但能够有效地提高密封性能，并且能够减小产品的Q值。该超声波传感器能够将耐压强度提高到3Mpa以上。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为本发明的耐高压气介超声波传感器的结构示意图；其中，1——壳体，11——前盖板，12——管状侧板，13——电缆线进线通道2——工作区域，3——密封区域，4——传感器元件，41——软木板层，42——铜皮层，43——后盖板，44——压电陶瓷片，5——吸声型灌封胶，6——电缆线，7——密封型灌封胶，8——聚四氟乙烯薄膜。
具体实施方式
如图1所示，本发明的耐高压气介超声波传感器的传感器元件设置于壳体1内，其中，所述的壳体1为金属壳体，金属壳体1内灌封有灌封胶，金属壳体1内分为上下两个区域，包括工作区域2和密封区域3，工作区域2的传感器元件4周边灌封吸声型灌封胶5 ；电缆线6由密封区域3进入并穿过，电缆线6周边灌封密封型灌封胶7。本发明的壳体包括前盖板11和管状侧板12，前盖板11连接于管状侧板12的一端，前盖板11中心开设电缆线进线通道13，管状侧板12的另一端的端面为聚四氟乙烯薄膜8 ；管状侧板12与聚四氟乙烯薄膜8围成的区域为工作区域2，前盖板11中心的进线通道13以及其与管状侧板12连接区域为密封区域3。本发明的传感器元件4包括由外向内依序覆盖在管状侧板12内壁的软木板层41 和铜皮层42，以及平行于聚四氟乙烯薄，8设置的后盖板43和压电陶瓷片44。本发明的前盖11和管状侧板12采用不锈钢材料，所述的后盖板43采用45号钢。 本发明中的壳体采用金属材料，不限于采用不锈钢材料，可以采用其他任何不易生锈且强度大的金属材料，如铝合金、铜合金等，只要采用金属类的材料作为外壳即落入本发明的保护范围。本发明的电缆线6为双芯屏蔽线。本发明的吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的97% _99%，软木粉占混合胶体总重量的-3%。所述的软木粉细度为200-600目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为50%-70%。本发明中的吸声型灌封胶和密封型灌封胶并不限于文中公开的成分和配比，其他任何能够实现吸声降噪效果的胶体可以作为吸声型灌封胶；其他任何能够实现密封效果的胶体可以作为密封型灌封胶，只要采用两层胶体设计就落入本发明的保护范围。一种耐高压气介超声波传感器的制造方法，其包括如下步骤步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C -70°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C -70°C高温箱内烘干。实施例1 一种耐高压气介超声波传感器的制造方法如下步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在60°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在60°C高温箱内烘干其中，吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的98%，软木粉占混合胶体总重量的2%。所述的软木粉细度为400目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为60%。实施例2 一种耐高压气介超声波传感器的制造方法如下步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；
步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C高温箱内烘干其中，吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的99%，软木粉占混合胶体总重量的1%。所述的软木粉细度为200目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为50%。实施例3 —种耐高压气介超声波传感器的制造方法如下步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在70°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在70°C高温箱内烘干其中，吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的97%，软木粉占混合胶体总重量的3%。所述的软木粉细度为600目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为70%。实施例4 一种耐高压气介超声波传感器的制造方法如下步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在65°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在65°C高温箱内烘干其中，吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的97%，软木粉占混合胶体总重量的3%。所述的软木粉细度为500目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为阳％。实施例5 一种耐高压气介超声波传感器的制造方法如下步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在55°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在55°C高温箱内烘干其中，吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的98.5%，软木粉占混合胶体总重量的1.5%。所述的软木粉细度为300目。本发明的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为65%。
权利要求
1.一种耐高压气介超声波传感器，传感器元件设置于壳体内，其特征在于所述的壳体为金属壳体，金属壳体内灌封有灌封胶，金属壳体内分为上下两个区域，包括工作区域和密封区域，工作区域的传感器元件周边灌封吸声型灌封胶；电缆线由密封区域进入并穿过， 电缆线周边灌封密封型灌封胶。
2.根据权利要求1所述的一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的壳体包括前盖板和管状侧板，前盖板连接于管状侧板的一端，前盖板中心开设电缆线进线通道，管状侧板的另一端的端面为聚四氟乙烯薄膜；管状侧板与聚四氟乙烯薄膜围成的区域为工作区域，前盖板中心的进线通道以及其与管状侧板连接区域为密封区域。
3.根据权利要求2所述的一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于传感器元件包括由外向内依序覆盖在管状侧板内壁的软木板层和铜皮层，以及平行于聚四氟乙烯薄膜设置的后盖板和压电陶瓷片。
4.根据权利要求2所述的一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的前盖板和管状侧板采用不锈钢材料。
5.根据权利要求3所述的一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的后盖板采用45号钢。
6.根据权利要求1所述的一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的电缆线为双芯屏蔽线。
7.根据权利要求1至6所述的任意一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的吸声型灌封胶为聚氨酯胶和软木粉混合而成，其中聚氨酯胶占混合胶体总重量的 97% -99%，软木粉占混合胶体总重量的1^-3 ^
8.根据权利要求7所述的一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的软木粉细度为200-600目。
9.根据权利要求1至6所述的任意一种耐高压气介超声波传感器，其特征在于所述的密封型灌封胶为环氧树脂胶，环氧树脂的质量分数为50% -70%。
10.一种耐高压气介超声波传感器的制造方法，其特征在于其包括如下步骤步骤1 将软木板和铜皮依序紧贴在管状侧板的内壁上，在管状侧板内形成软木板层和铜皮层；步骤2 压电陶瓷片、后盖板和聚四氟乙烯薄膜依序粘结形成传感器单元；步骤3 将电缆线与上述传感器单元连接，并将其固定于带软木板层和铜皮层的管状侧板内，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步骤4 将前盖板和管状侧板相扣合，从前盖板的电缆线进线通道灌入吸声型灌封胶并灌满工作区域；步骤5 将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C -70°C高温箱内烘干；步骤6 从前盖板的电缆线进线通道灌入密封型灌封胶并灌满密封区域，密封型灌封胶位于凝固的吸声型灌封胶之上；步骤7 再次将上述的半成品置于空气中晾干或者在50°C -70°C高温箱内烘干。
全文摘要
本发明公开了一种耐高压气介超声波传感器，其传感器元件设置于壳体内，其中，所述的壳体为金属壳体，金属壳体内灌封有灌封胶，金属壳体内分为上下两个区域，包括工作区域和密封区域，工作区域的传感器元件周边灌封吸声型灌封胶；电缆线由密封区域进入并穿过，电缆线周边灌封密封型灌封胶。本发明还公开了该设备的制造方法。采用以上设计，不锈钢的外壳结构强度大，先后灌封两种不同的胶，不但能够有效地提高密封性能，并且能够减小产品的Q值。该超声波传感器能够将耐压强度提高到3Mpa以上。
文档编号G01D11/26GK102506929SQ201110369968
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者上官明禹 申请人:上官明禹