專利名稱：新型耐疲勞超聲波傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是一種超聲波傳感器。
背景技術：
超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。目前，壓電式超聲波傳感器在常溫下(25°C)的性能如靈敏度、余震、一致性較好，符合生產(chǎn)應用上的要求。但在高低溫的沖擊下(_40_85°C)，靈敏度降低、余震增大較快，性能很快衰退，明顯降低了傳感器的使用壽命，限制了其在世界各個國家各種溫度環(huán)境下的使用，降低了安全系數(shù)。而壓電式超聲波傳感器性能的退化主要是由于壓電陶瓷片的退極化。瓷片的退極化主要是由于消音材料、陶瓷片、鋁合金的熱膨脹系數(shù)、彈性模量不匹配；在高低溫的沖擊下，材料頻繁的熱脹冷縮，從而使陶瓷片經(jīng)受較大的應力，內(nèi)部微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而疲勞受損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種耐疲勞的超聲波傳感器。
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為解決上述的技術問題，本發(fā)明的新型耐疲勞超聲波傳感器包括設置有腔室的外殼，所述外殼的腔室內(nèi)固定有壓電陶瓷片；所述壓電陶瓷片包括中間陶瓷片以及設置在陶瓷片上下兩側(cè)的上電極和下電極，所述上電極與外殼相接觸；所述上電極為硬質(zhì)顆粒金屬粉與銀漿的混合層；所述下電極與消音棉相接觸，所述腔室內(nèi)設置有兩個引線端子，其中之一與下電極電連接，另一個與外殼電連接。進一步的，所述硬質(zhì)大顆粒金屬粉的質(zhì)量比為5%_8%，所述銀漿的質(zhì)量比為92%-95%。進一步的，所述混合層中硬質(zhì)大顆粒金屬粉粒度為15 μ m-20 μ m,銀漿中銀粉的粒度為 2. 5 μ m-3. 5 μ m ；進一步的，所述腔室內(nèi)消音層外側(cè)設置有屏蔽層，所述引線端子從屏蔽層中伸出。進一步的，所述屏蔽層由硅膠制成。本發(fā)明還提供了一種制備所述的上電極混合層的方法，包括以下步驟，步驟1:稱取占總質(zhì)量比例為92%_95%的銀漿于鋼缽中；
步驟2 :稱取占總質(zhì)量比例為5%_8%的硬質(zhì)金屬粉放置與銀漿中；步驟3 :將鋼缽放置在超聲分散攪拌機中超聲攪拌8min-12min。采用上述結(jié)構(gòu)后，如表I和表2所示，表I為采用常規(guī)電極的超聲波傳感器分別在常溫和1000次沖擊后檢測的傳感器性能數(shù)據(jù)，表2為采用本發(fā)明電極的超聲波傳感器分別在常溫和1000次沖擊后檢測的傳感器性能數(shù)據(jù)。從表中可以得知，采用常規(guī)電極的超聲波傳感器在受沖擊前后性能靈敏度降低、余震增大較快，性能很快衰退，明顯降低了傳感器的使用壽命。本發(fā)明的超聲波傳感器使壓電陶瓷片與鋁合金的接觸為點接觸，降低沖擊作用導致的瓷片退極化，提高傳感器的抗沖擊性，提高了超聲波傳感器的實用壽命。
權(quán)利要求
1.一種新型耐疲勞超聲波傳感器，包括設置有腔室的外殼，其特征在于所述外殼的腔室內(nèi)固定有壓電陶瓷片； 所述壓電陶瓷片包括中間陶瓷片以及設置在陶瓷片上下兩側(cè)的上電極和下電極，所述上電極與外殼相接觸；所述上電極為硬質(zhì)顆粒金屬粉與銀漿的混合層；所述下電極與消音棉相接觸，所述腔室內(nèi)設置有兩個引線端子，其中之一與下電極電連接，另一個與外殼電連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的新型耐疲勞超聲波傳感器，其特征在于所述硬質(zhì)大顆粒金屬粉的質(zhì)量比為5%-8%，所述銀漿的質(zhì)量比為92%-95%。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的新型耐疲勞超聲波傳感器，其特征在于所述混合層中硬質(zhì)大顆粒金屬粉粒度為15 μ m-20 μ m,銀漿中銀粉的粒度為2. 5 μ m-3. 5ym；
4.按照權(quán)利要求1所述的新型耐疲勞超聲波傳感器，其特征在于所述腔室內(nèi)消音層外側(cè)設置有屏蔽層，所述引線端子從屏蔽層中伸出。
5.按照權(quán)利要求4所述的新型耐疲勞超聲波傳感器，其特征在于所述屏蔽層由硅膠制成。
6.一種按照權(quán)利要求1所述的上電極混合層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟， 步驟1:稱取占總質(zhì)量比例為92%-95%的銀漿于鋼缽中； 步驟2 :稱取占總質(zhì)量比例為5%-8%的硬質(zhì)金屬粉放置與銀漿中； 步驟3 :將鋼缽放置在超聲分散攪拌機中超聲攪拌8min-12min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是一種超聲波傳感器，包括設置有腔室的外殼，所述外殼的腔室內(nèi)固定有壓電陶瓷片；所述壓電陶瓷片包括中間陶瓷片以及設置在陶瓷片上下兩側(cè)的上電極和下電極，所述上電極與外殼相固定；所述上電極為硬質(zhì)顆粒金屬粉與銀漿的混合層；所述下電極與消音棉相接觸，所述腔室內(nèi)設置有兩個引線端子，其中之一與下電極電連接，另一個與外殼電連接。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的超聲波傳感器使壓電陶瓷片與鋁合金的接觸為點接觸，降低沖擊作用導致的瓷片退極化，提高傳感器的抗沖擊性，提高了超聲波傳感器的實用壽命。
文檔編號G01D5/48GK103063243SQ201210544439
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月16日
發(fā)明者余方云, 李紅元, 鄒東平, 龍陽, 張堯, 倪雪晴 申請人:常州波速傳感器有限公司