一种超声波传感器的制作方法

本技术涉及超声波传感器，特别是一种超声波传感器。

背景技术：

1、当前，智能家居已走进了千家万户，人们的生活方式早已进入智能化时代。扫地机器人作为一款深受大众喜爱的智能家居，在解放了双手，极大地改善了人们生活便利性的同时，也极大地提高了人们生活的满意度和幸福感。

2、然而，一些扫地机器人稍弱的避障能力也给用户带来了不好的体验，引发了用户“智障而不避障”的吐槽。目前，市面上的扫地机器人主要的避障方式有以下几种：第一种是机械避障，通过碰撞监测物体，撞到障碍物随机转向，直到碰到下一个障碍物。此种方式的优点是成本低，应用广，缺点显而易见的是不够智能；第二种是激光雷达避障，通过发射激光接收反射信号判断障碍物。此种方式的优点是反应迅速，避障效果好，缺点是会出现偶发的误判现象，对透明的，黑色物体识别不佳；第三种是红外光源避障，利用三角测距原理通过发射和接收红外光线判断障碍物，优点是成本低，易实现，缺点是受障碍物颜色影响大，遇深色物体会被吸收部分红外线，准确度降低，且对障碍物的立体轮廓识别精度不够；第四种是3d tof避障，通过发射激光，分析障碍物反射激光强弱和时间，来计算物体表面的深度并识别障碍物，此种方式的优点是可以识别障碍物的立体轮廓，精度高，抗干扰能力强，缺点则是成本高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的光电类传感器受透明或深色障碍物影响，且成本高；超声波传感器抗干扰能力强，成本低的问题，提供一种超声波传感器。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种超声波传感器，包括壳体，所述壳体内设有传感装置，所述传感装置包括依次连接的匹配层、所述压电陶瓷、pcb板，具体为：

4、匹配层，所述匹配层下端设有所述压电陶瓷片；

5、压电陶瓷片，所述压电陶瓷片下端连接有所述pcb板；

6、pcb板，所述pcb板下端连接有所述端子线。

7、本实用新型为一种超声波传感器，先将匹配层的下端与压电陶瓷片的上端进行连接，通过匹配层与压电陶瓷片的配合使得匹配层作为超声导波换能器的重要组成部分，能实现声阻抗匹配，而压电陶瓷片的下端还连接有pcb板，以及pcb板下端设置的端子线，通过pcb板对压电陶瓷片与端子线的信号起到一个转接的作用，本实用新型仅通过匹配层、压电陶瓷片、pcb板以及端子线的连接即可构成传感装置，即安装制作简单，成本方面有所降低，节约了成本，且组合而成的传感装置采用了超声波tof技术，通过计算发射与反射的超声波时间差进而判断障碍物，此种方式可弥补光电类信号易穿透透明障碍物的缺陷，不受障碍物表面影响，并且环境干扰小，成本低，使得该传感装置的制作方式简单，成本低且灵敏度高。

8、作为本实用新型的优选方案，所示传感装置采用超声波tof技术(tof技术是一种测量物体与相机间距离的技术，全称为time of flight.tof技术通过向被测物体发射红外光源，光波被物体反射回来后，被传感器收集，系统通过计算接收光波的脉冲差或时间差，从而计算被测物体与相机间的距离)，传感装置采用了超声波tof技术，通过计算发射与反射的超声波时间差进而判断障碍物，此种方式可弥补光电类信号易穿透透明障碍物的缺陷，不受障碍物表面影响，并且环境干扰小，成本低，使得该传感装置的制作方式简单，成本低且灵敏度高。

9、作为本实用新型的优选方案，所述壳体本体为塑壳，通过塑壳将传感装置进行固定。

10、作为本实用新型的优选方案，塑壳为上小下大的圆柱阶梯状，且所述塑壳以阶梯处为分界线上端沿轴向设有第一通孔，所述塑壳下端沿轴向设有第二通孔，这样设置使得上述传感装置中的组件能够完全的放置到塑壳中，将塑壳设置为阶梯状是为了方便与内部所安装的传感装置相匹配。

11、作为本实用新型的优选方案，所述第一通孔直径相较于所述第二通孔的直径小，且所述第一通孔与所述第二通孔连通，所述塑壳内壁中部设有环形凸台，所述环形凸台位于所述第一通孔与所述第二通孔的交界处，在塑壳内壁上设置环形凸台是为了后续将传感装置中的匹配层稳定的放置到塑壳内的第一通孔处，且不会掉落或晃动。

12、作为本实用新型的优选方案，所述塑壳直径较大的一端侧面设有过线槽，所述过线槽用于所述端子线的安装，这样设置使得端子线在安装的时候不会出现弯折。

13、作为本实用新型的优选方案，所述匹配层整体呈圆柱阶梯状，且上端面直径较下端面直径小，所述匹配层下端面设有垫台，所述垫台与设置在所述塑壳内壁上的环形凸台直径相等，这样设置使得匹配层为阶梯状，这样使得测量的距离更远。

14、作为本实用新型的优选方案，所述塑壳侧面设有至少一对耳状安装部，所述耳状安装部沿轴向设有安装孔，所述安装孔呈中间小两端大的沙漏型，用于该传感器的安装与连接。

15、作为本实用新型的优选方案，所述耳状安装部其中一个所述安装孔的原中心位置不变，且所述安装孔以原中心位置为基准向两侧偏移这样设置使得传感器在安装的过程中更加便利。

16、作为本实用新型的优选方案，所述传感装置中设置的所述压电陶瓷片与所述pcb板之间通过背衬胶连接，背衬胶是用来吸收陶瓷片后端的反射回波，起抑制余振的作用。

17、作为本实用新型的优选方案，所述塑壳中设置的环形凸台上方灌填前端面灌封胶，所述前端面灌封胶将匹配层与所述塑壳之间进行密封连接，所述塑壳中设置的环形凸台下方区域灌填后端面灌封胶，所述后端面灌封胶将端子线的一端固定在所述塑壳下方第二通孔内部，通过前端面灌封胶与后端面灌封胶将整个传感器连接成一个整体，由于注入灌封胶使得内部呈密封状态，更加利于对传感器的保护。

18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

19、1、本实用新型为一种超声波传感器，先将匹配层的下端与压电陶瓷片的上端进行连接，通过匹配层与压电陶瓷片的配合使得匹配层作为超声导波换能器的重要组成部分，能实现声阻抗匹配，而压电陶瓷片的下端还连接有pcb板，以及pcb板下端设置的端子线，通过pcb板对压电陶瓷片与端子线的信号起到一个转接的作用，本实用新型仅通过匹配层、压电陶瓷片、pcb板以及端子线的连接即可构成传感装置，即安装制作简单，成本方面有所降低，节约了成本，且z＝组合而成的传感装置采用了超声波tof技术，通过计算发射与反射的超声波时间差进而判断障碍物，此种方式可弥补光电类信号易穿透透明障碍物的缺陷，不受障碍物表面影响，并且环境干扰小，成本低，使得该传感装置的制作方式简单，成本低且灵敏度高。

技术特征：

1.一种超声波传感器，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有传感装置(9)，所述传感装置(9)包括依次连接的匹配层(2)、压电陶瓷片(3)、pcb板(6)，具体为：

2.根据权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述壳体本体为塑壳(4)。

3.根据权利要求2所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述塑壳(4)为上小下大的圆柱阶梯状，且所述塑壳(4)以阶梯处为分界线上端沿轴向设有第一通孔(41)，所述塑壳(4)下端沿轴向设有第二通孔(42)。

4.根据权利要求3所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述第一通孔(41)直径相较于所述第二通孔(42)的直径小，且所述第一通孔(41)与所述第二通孔(42)连通；所述塑壳(4)内壁中部设有环形凸台(43)，所述环形凸台(43)位于所述第一通孔(41)与所述第二通孔(42)的交界处。

5.根据权利要求2所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述塑壳(4)直径较大的一端侧面设有过线槽(45)，所述过线槽(45)用于所述端子线(7)的安装。

6.根据权利要求2-5任一项所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述匹配层(2)整体呈圆柱阶梯状，且上端面直径较下端面直径小，所述匹配层(2)下端面设有垫台(21)，所述垫台(21)与设置在所述塑壳(4)内壁上的环形凸台(43)直径相等。

7.根据权利要求2所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述塑壳(4)侧面设有至少一对耳状安装部(44)，所述耳状安装部(44)沿轴向设有安装孔(441)，所述安装孔(441)呈中间小两端大的沙漏型。

8.根据权利要求7所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述耳状安装部(44)其中一个所述安装孔(441)的原中心位置不变，且所述安装孔(441)以原中心位置为基准向两侧偏移

9.根据权利要求1所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述传感装置(9)中设置的所述压电陶瓷片(3)与所述pcb板(6)之间通过背衬胶(5)连接。

10.根据权利要求7-8任一项所述的一种超声波传感器，其特征在于，所述塑壳(4)中设置的环形凸台(43)上方灌填前端面灌封胶(1)，所述前端面灌封胶(1)将匹配层(2)与所述塑壳(4)之间进行密封连接，所述塑壳(4)中设置的环形凸台(43)下方区域灌填后端面灌封胶(8)，所述后端面灌封胶(8)将端子线(7)的一端固定在所述塑壳(4)下方第二通孔(42)内部。

技术总结
本技术涉及超声波传感器技术领域，具体涉及一种超声波传感器，包括传感装置，所述传感装置外部套接有壳体，所述壳体内设有所述匹配层、所述压电陶瓷片、PCB板，所述匹配层、所述压电陶瓷片、PCB板与端子线依次连接共同构成所述传感装置，所述匹配层下端设有所述压电陶瓷片，所述压电陶瓷片下端连接有所述PCB板，所述PCB板下端连接有所述端子线，即安装制作简单，成本方面有所降低，节约了成本，且组合而成的传感装置采用了超声波ToF技术，使得该传感装置的制作方式简单，成本低且灵敏度高。

技术研发人员：申桃,曹淼,旷栋升,阴伏星,李佳
受保护的技术使用者：成都汇通西电电子有限公司
技术研发日：20230614
技术公布日：2024/1/25