超声波测距模组及电子装置的制作方法

1.本技术涉及超声波测距技术领域，具体涉及一种超声波测距模组及电子装置。


背景技术：

2.超声波可以在气体、液体、固体中以不同的速度传播，在同一种均匀介质中的传播速度是固定不变的。在均匀介质中，超声波有一定的指向性，当碰到两种密度不同的介质时，超声波会发生反射，因此，常常利用超声波的特性测量目标物体的距离。超声波测距广泛应用于电子锁、测量仪器等电子装置中。
3.在实现本技术的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：大多超声波测距模组的发射端和接收端分体式设置，体积大且传播距离较短。


技术实现要素：

4.鉴于以上内容，有必要提出一种超声波测距模组及电子装置，以解决上述问题。
5.本技术的实施例提供了一种超声波测距模组，包括：
6.电路板；
7.超声波传感器，设于所述电路板的一侧且与所述电路板电连接；
8.喇叭，设于所述电路板的一侧，所述喇叭具有喉部、口部以及贯穿所述喉部和所述口部的喇叭孔，所述超声波传感器与所述喉部连通，所述喉部的尺寸小于所述口部的尺寸；
9.音腔组件，具有音腔，位于所述喇叭远离所述电路板的一侧且所述音腔与所述口部相连通。
10.如此，超声波传感器发射的超声波信号经由喇叭聚集，以提升超声波信号的传输距离，喇叭的口部发出的超声波信号经由音腔组件实现二次聚集，使超声波信号传输距离更远且还可限定超声波传输范围，以便超声波传感器准确接收目标物体反射的超声波信号，以提升测量的精度和距离。
11.在一些实施例中，所述音腔组件包括本体，所述本体具有与所述口部连通的音腔，所述音腔和所述口部沿垂直于超声波信号传输方向的截面均为圆形且所述音腔的截面半径大于等于所述口部的截面半径。
12.如此，喇叭的口部的截面为圆形，以便于超声波信号经由口部扩散发射出去，并通过口部接收目标物体反射的超声波信号；音腔的截面也为圆形，便于口部发出的超声波信号在圆柱状音腔二次聚集会后发出，圆柱状音腔与截面为圆形的口部配合，超声波信号的聚集效果更好，超声波信号的传输距离更远。
13.在一些实施例中，所述口部和所述音腔的截面半径比值范围为：2/3～1。
14.如此，上述比值范围即可实现经由喇叭发出的超声波信号的二次聚集，又可依据实际应用场景调整口部和音腔的截面半径比值，以控制经由喇叭30发出的超声波信号是否需要二次扩散及扩展的程度。
15.在一些实施例中，所述喇叭包括本体部，所述本体部靠近所述电路板的一侧设有
收容槽，所述喉部贯穿所述收容槽的槽底，所述口部位于所述本体部远离所述电路板的一侧，所述超声波传感器收容于所述收容槽中。
16.如此，通过收容槽收容超声波传感器，提升超声波传感器的稳定性，进一步地，超声波传感器在收容槽形成的封闭空间发出的超声波信号经由喉部进入喇叭内，避免超声波信号的溢出，减小能量的损耗。
17.在一些实施例中，所述超声波测距模组还包括：
18.防护罩，设于所述音腔组件远离所述口部的一侧，所述防护罩具有多个防护孔；多个所述防护孔在所述音腔上的投影面积与所述音腔的截面面积的比值范围为：30％～50％。
19.如此，满足上述比值，使防护罩即可具有一定的防护能力，同时又保证了超声波信号的穿透性。
20.在一些实施例中，所述音腔组件沿超声波信号传输方的厚度范围为：0.5mm～2.0mm。
21.如此，满足该厚度的音腔组件，在实现超声波信号二次聚集的前提下，又避免音腔组件厚度过大，影响超声波测距模组的体积。
22.在一些实施例中，所述喇叭还包括弧形面，所述弧形面连接所述口部和所述喉部，所述口部、所述弧形面及所述喉部围设形成所述喇叭的喇叭孔，所述弧形面与所述喉部具有结合线，所述弧形面上的所述结合线的切线与所述喇叭孔的轴线之间的夹角范围为：45
°
～55
°
。
23.如此，通过该夹角以限定喇叭喇叭孔的形状，进而使喇叭在保证超声波信号聚焦的前提下，防止超声波测距模组的视场过窄。
24.在一些实施例中，所述超声波测距模组还包括：
25.透声防护膜，覆设于所述口部或覆设于所述防护罩靠近所述电路板的一侧。
26.如此，透声防护膜配合防护罩，以提升超声波测距模组的防护能力。
27.在一些实施例中，所述超声波测距模组还包括：
28.支架，设于所述电路板的一侧，所述支架与所述电路板围设呈一收容腔，所述超声波传感器与所述喇叭均位于所述收容腔内，所述音腔组件与所述支架一体式设置。
29.如此，通过支架与音腔组件一体设置，以简化结构，便于实现。进一步地，防止超声波信号在支架和音腔组件之间溢出。
30.本技术还提供一种电子装置，包括如上述实施例所述的超声波测距模组。
31.上述的电子装置的超声波测距模组的超声波传感器发射的超声波信号经由喇叭聚集，以提升超声波信号的传输距离，喇叭的口部发出的超声波信号经由音腔组件实现二次聚集，使超声波信号传输距离更远且还可限定超声波传输范围，以便超声波传感器准确接收目标物体反射的超声波信号，以提升测量的精度和距离。
附图说明
32.图1是本技术实施例提供的超声波测距模组的立体示意图。
33.图2是图1所示的超声波测距模组的剖视图。
34.图3是图1所示的超声波测距模组的分解示意图。
35.主要元件符号说明
36.超声波测距模组
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100
37.电路板
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10
38.超声波传感器
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20
39.喇叭
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30
40.音腔组件
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40
41.喉部
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32
42.结合
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332
43.口部
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34
44.本体部
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36
45.收容槽
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38
46.本体
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42
47.音腔
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422
48.安装部
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46
49.防护罩
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50
50.防护部
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51
51.防护孔
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52
52.连接部
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53
53.弧形面
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33
54.喇叭孔
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35
55.透声防护膜
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60
56.胶环
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54
57.支架
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70
58.收容腔
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72
59.连接件
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80
具体实施方式
60.下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
61.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
62.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
63.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
64.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
65.请参见图1，本技术的实施例提供了一种超声波测距模组100，用于通过超声波信号测量目标物体的距离。
66.请参见图2，超声波测距模组100包括电路板10、超声波传感器20、喇叭30及音腔组件40。
67.具体地，超声波传感器20设于电路板10的一侧且与电路板10电连接；喇叭30设于电路板10的一侧，喇叭30具有喉部32、与喉部32对应设置的口部34及贯穿喉部32和口部34的喇叭孔35，喉部32位于靠近电路板10的一侧且超声波传感器20连通，喉部32的尺寸小于口部34的尺寸，音腔组件40具有音腔422，位于喇叭30远离电路板10的一侧且音腔422与口部34相连通。
68.如此，超声波传感器20发射的超声波信号经由喇叭30聚集，以提升超声波信号的传输距离，进一步，喇叭30的口部34发出的超声波信号经由音腔组件40实现二次聚集，使超声波信号传输距离更远且还可限定超声波传输范围，以便超声波传感器20准确接收目标物体反射的超声波信号，以提升测量的精度和距离。
69.本实施例中，超声波传感器20的接收部和发射部一体设置，且接收部和发射部共用一个喇叭30和音腔组件40，以减少超声波测距模组100的整体体积。
70.在一实施例中，超声波传感器20为压电微机械超声波换能器，该超声波换能器可发出超声波信号并接收超声波信号，体积小且功耗低。
71.在一实施例中，电路板10为pcb板。当然，电路板10还可以为fpc与补强板的组合，本技术实施例不做限制。
72.在一实施例中，喇叭30包括本体部36，本体部36靠近电路板10的一侧设有收容槽38，喉部32贯穿收容槽38的槽底，口部34位于本体部36远离电路板10的一侧，超声波传感器20收容于收容槽38中。
73.如此，通过收容槽38收容超声波传感器20，提升超声波传感器20的稳定性，进一步
地，超声波传感器20在收容槽38形成的封闭空间发出的超声波信号经由喉部32进入喇叭30内，避免超声波信号的溢出，减小能量的损耗。
74.在一实施例中，音腔组件40包括本体42，本体42具有与口部34连通的音腔422，音腔422和口部34沿垂直于超声波信号传输方向的截面均为圆形，音腔422的截面半径大于等于口部34的截面半径。
75.其中，喇叭30的口部34的截面为圆形，以便于超声波信号经由口部34扩散发射出去，并通过口部34接收目标物体反射的超声波信号；音腔422的截面也为圆形，便于口部34发出的超声波信号在圆柱状音腔422二次聚集会后发出，圆柱状音腔422与截面为圆形的口部34配合，超声波信号的聚集效果更好，超声波信号的传输距离更远。
76.本技术一实施例中，口部34和音腔422的截面半径比值范围为：2/3～1。可以理解，如若音腔422的截面半径与口部34截面半径相同，则超声波信号经由口部34发出后再经由音腔422进行二次聚集；若音腔422的截面半径大于口部34截面半径，则超声波信号经由口部34发出并扩散至音腔422内后，再经由音腔422进行二次聚集。综上，上述比值范围即可实现经由喇叭30发出的超声波信号的二次聚集，又可依据实际应用场景调整口部34和音腔422的截面半径比值，以控制经由喇叭30发出的超声波信号是否需要二次扩散及扩展的程度。
77.本实施例中，口部34的截面半径小于音腔422的截面半径，可以理解，口部34的截面半径与音腔422的截面半径的比值可依据实际需求调整，其中实际需求可为喇叭30从口部34至喉部32方向的厚度要求，喇叭30的信号扩散能力要求等。
78.在一实施例中，喉部32与口部34的截面尺寸比值范围为：11/60～11/90。
79.如此，通过限定喉部32与口部34的截面尺寸的比值，以限定喇叭30的聚焦能力和视场调节能力，例如，喇叭30的口部34的尺寸越大，视野就越小；
80.上述范围的喇叭30具有一定的信号扩散能力前提下，信号聚集能力较强，可提升超声波信号的传输距离。
81.进一步地，可通过调整喇叭30的长度，以改善超声波传感器20的输出压力，例如减小喇叭30长度，以减小超声波传感器20的输出压力。
82.在一实施例中，音腔组件40的厚度范围为：0.5mm～2.0mm。
83.其中，音腔组件40的厚度为音腔422超声波信号传输方向的长度，满足该厚度的音腔组件40，在实现超声波信号二次聚集的前提下，又避免音腔组件40厚度过大，影响超声波测距模组100的体积。
84.优选地，音腔组件40的厚度为1.7mm。
85.本技术一实施例中，请同时参见图2和图3，超声波测距模组100还包括防护罩50，防护罩50设于音腔组件40远离口部34的一侧，防护罩50具有多个防护孔52。
86.如此，防护罩50盖设于音腔组件40上，以提升超声波测距模组100抗损坏能力，防止外力损坏音腔组件40、喇叭30及超声波传感器20，另超声波信号通过防护孔52射出超声波测距模组100。
87.本实施例中，多个防护孔52围设形成一六边形。
88.在一实施例中，防护罩50采用无氧化材料，例如，不锈钢，以防止氧化物积聚，导致防护罩50生锈，进而影响超声波测距模组100的美观和防护罩50的使用寿命。
89.请同时参见图2和图3，本实施例中，防护罩50包括防护部51和连接部53，防护部51和连接部53倾斜连接，连接部53位于防护部51的周测且朝向靠近电路板10的一侧倾斜延伸，防护孔52设于防护部51，连接部53与音腔组件40连接。
90.进一步地，音腔组件40远离电路板10的一侧设有安装部46，安装部46的形状与防护罩50的形状相适配。
91.本技术一实施例中，多个防护孔52在音腔422上的投影面积与音腔422的截面面积的比值范围为：30％～50％。上述比值即为开孔比，开孔比越大，防护罩50对于超声波信号的遮挡越小，但是开孔比越小，防护罩50对于音腔组件40、喇叭30及超声波传感器20的防护能力越强，满足上述比值，使防护罩50即可具有一定的防护能力，同时又保证了超声波信号的穿透性。
92.在一实施例中，请再次参见图2，喇叭30还包括弧形面33，弧形面33连接口部34和喉部32，口部34、弧形面33及喉部32围设形成喇叭30的喇叭孔35，弧形面33与口部34具有结合线332，弧形面33上的结合线332的切线p与喇叭孔35的轴线o之间的夹角α满足：45
°
～55
°
。
93.如此，通过该夹角α以限定喇叭30的喇叭孔35的形状，进而使喇叭30在保证超声波信号聚焦的前提下，防止超声波测距模组100的视场过窄。
94.本实施例中，防护罩50通过胶环54黏贴于音腔组件40上。
95.在一实施例中，超声波测距模组100还包括透声防护膜60，透声防护膜60覆设于口部34，透声防护膜60配合防护罩50，以提升超声波测距模组100的防护能力。
96.在另一实施例中，透声防护膜60覆设于防护罩50靠近电路板10的一侧，即只要在超声波信号的传输方向上且可与防护罩50配合即可。
97.在一实施例中，透声防护膜60具有透声特性，且可实现防尘和防水。
98.本技术一实施例中，超声波测距模组100还包括支架70，支架70设于电路板10的一侧，支架70与电路板10围设成一收容腔72，超声波传感器20与喇叭30均位于收容腔72内，音腔组件40与支架70一体式设置，支架70形成该音腔422。
99.如此，通过支架70与音腔组件40一体式设置，以简化结构，便于实现。进一步地，防止超声波信号在支架70和音腔组件40之间溢出。
100.可以理解，在其他实施例中，支架70和音腔组件40可为分体式设置，例如，音腔组件40通过卡扣、螺钉等方式安装于支架70上。
101.本实施例中，收容腔72沿超声波信号传输方向的截面呈倒梯形，喇叭30的本体部36的外侧壁沿超声波信号传输方向的截面形状与收容腔72相适配。
102.本实施例中，超声波测距模组100还包括电气连接件80，用于连接其他元器件或电源，电气连接件80设于电路板10远离超声波传感器20的一侧。可以理解，在其他实施例中，电力连接件80还可设于电路板10靠近超声波传感器20的一侧，例如，可通过在支架70上开设收容孔或槽体收容电气连接件80即可。本技术的实施例还提供了一种电子装置(图未示)，包括上述的超声波测距模组100。
103.上述的电子装置的超声波传感器20发射的超声波信号经由喇叭30聚集，以提升超声波信号的传输距离，进一步，经由喇叭30的口部34发出的超声波信号经由音腔组件40实现二次聚集，使超声波信号传输距离更远且还可限定超声波传输范围，以便超声波传感器
20准确接收目标物体反射的超声波信号，以提升测量的精度和距离。
104.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本技术内。
105.最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围。