專利名稱：多方向性高頻超聲傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是一種高頻超聲波傳感器。
背景技術(shù)：
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(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)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(diǎn)。正是由于超聲波傳感器方向性好、能夠定向傳播的特點(diǎn)，所以一般的超聲波傳感器都是單向超聲波傳感器。如圖1所示，現(xiàn)有的單方向高頻超聲波傳感器包括匹配層1，所述匹配層I上粘接有壓電陶瓷片4然后與金屬外殼5粘接。PCB板3與金屬外殼5粘接，正極信號(hào)線2連接壓電陶瓷片4和PCB板3的正極接線端8，負(fù)極信號(hào)線6連接金屬外殼5和PCB板3的負(fù)極接線端7。壓電陶瓷片4與匹配層I的粘接面與金屬外殼5電連接，這樣壓電陶瓷片4的兩側(cè)分別與正極接線端8、負(fù)極接線端7相連接。通過壓電陶瓷片發(fā)送和接收超聲波信號(hào)，從而探測(cè)物體的位置。高頻超聲波傳感器一般應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。一個(gè)高頻超聲波傳感器只能向單方向發(fā)射和接收超聲波，只能探測(cè)單方向。如果需要探測(cè)多個(gè)方向就需要設(shè)置多個(gè)高頻超聲波傳感器，這樣無疑增加了成本。另外，超聲波傳感器集成化是超聲波傳感器的一個(gè)發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種多方向性的高頻超聲波傳感器。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的多方向性高頻超聲波傳感器包括多個(gè)壓電陶瓷片以及與壓電陶瓷片數(shù)量相等的匹配層，每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層粘接在一個(gè)相應(yīng)的匹配層上，所述匹配層粘接在金屬外殼上；所述金屬外殼內(nèi)粘接有PCB板，所述PCB板上固定有正、負(fù)極接線端；所述每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層都與負(fù)極接線端相連接；每個(gè)壓電陶瓷片的下表面導(dǎo)電層都與正極接線端相連接。所述壓電陶瓷片為兩個(gè)，所述金屬外殼為兩個(gè)筒狀外殼連接而成，所述筒狀外殼內(nèi)部相通,所述兩個(gè)筒狀外殼一體成型。所述兩個(gè)匹配層分別粘接在兩個(gè)筒狀外殼頂面上，所述兩個(gè)筒狀外殼頂面之間形成夾角。所述匹配層與相應(yīng)壓電陶瓷片的連接表面與相應(yīng)壓電陶瓷片的探測(cè)方向垂直。所述負(fù)極接線端與金屬外殼相連接，所述每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層與金屬外殼相連接。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的多方向性高頻超聲傳感器將多個(gè)壓電陶瓷片分別設(shè)置在不同的匹配層上，壓電陶瓷片的上下導(dǎo)電層分別公共的連接在正負(fù)極接線端，這樣不需要使用多個(gè)高頻超聲波傳感器就可以對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行探測(cè)，這樣不僅能為機(jī)器設(shè)備節(jié)省空間，又可以節(jié)約成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明背景技術(shù)中單方向高頻超聲波傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明壓電陶瓷片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明金屬外殼的俯視結(jié)構(gòu)不意圖。圖中:1為匹配層,2為正極信號(hào)線,3為PCB板,4為壓電陶瓷片，5為金屬外殼,6為負(fù)極信號(hào)線，7為負(fù)極接線端，8為正極接線端101為第一匹配層，102為第二匹配層，301為下表面導(dǎo)電層,302為上表面導(dǎo)電層，303為陶瓷片，401為第一壓電陶瓷片，402為第二壓電陶瓷片
具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明的多方向性高頻超聲傳感器包括兩個(gè)壓電陶瓷片以及與壓電陶瓷片數(shù)量相等的匹配層，即第一壓電陶瓷片401和第二壓電陶瓷片402、第一匹配層101和第二匹配層102。如圖3所示，本發(fā)明所述的壓電陶瓷片包括中間陶瓷片303以及覆蓋在中間陶瓷片303上下兩個(gè)表面的導(dǎo)電層,及上表面導(dǎo)電層302和下表面導(dǎo)電層301,這里上表面導(dǎo)電層302和下表面導(dǎo)電層301均為鍍銀導(dǎo)電層。如圖4所示，本發(fā)明的金屬外殼由兩個(gè)筒狀外殼連接而成，為了使得金屬外殼5的整體更加的堅(jiān)固，所述兩個(gè)筒狀外殼一體成型。所述兩個(gè)筒狀外殼內(nèi)部相同，如圖2所示，在兩個(gè)筒狀外殼內(nèi)部相同的區(qū)域內(nèi)粘接有PCB板3。如圖2所示，所述第一壓電陶瓷片401的上表面導(dǎo)電層與第一匹配層101相粘接，所述第二壓電陶瓷片402的上表面導(dǎo)電層與第二匹配層102相粘接，所述第一匹配層101和第二匹配層102分別粘接在金屬外殼5的左右兩個(gè)筒狀外殼的頂面上，所述第一匹配層101和第二匹配層102之間斷開。所述PCB板3上固定有正極接線端8和負(fù)極接線端7，所述第一壓電陶瓷片401和第二壓電陶瓷片402的上表面導(dǎo)電層都與負(fù)極接線端7相連接；第一壓電陶瓷片401和第二壓電陶瓷片402的上表面導(dǎo)電層通過正極信號(hào)線2與正極接線端8相連接。這樣可以在正極接線端8和負(fù)極接線端7之間通入信號(hào)使第一壓電陶瓷片401和第二壓電陶瓷片402同時(shí)工作，可以向兩個(gè)方向發(fā)送和接收超聲波進(jìn)行探測(cè)。進(jìn)一步的，為了減少金屬外殼5的正、負(fù)極連接端與壓電陶瓷片上下表面導(dǎo)電層的連接導(dǎo)線，將負(fù)極接線端7通過負(fù)極信號(hào)線6與金屬外殼5相連接，然后通過設(shè)置在壓電陶瓷片上表面導(dǎo)電層與匹配層之間的導(dǎo)線將壓電陶瓷片上表面與金屬外殼5電連接，這樣壓電陶瓷片上表面就通過金屬外殼5間接的與負(fù)極接線端7相連接，減少了連接導(dǎo)線的使用。這樣就形成了兩個(gè)電回路，正極接線端8-正極信號(hào)線2-壓電陶瓷片401-金屬外殼5-負(fù)極信號(hào)線6-負(fù)極接線端7 ;正極接線端8-正極信號(hào)線2-壓電陶瓷片402-金屬外殼5-負(fù)極信號(hào)線6-負(fù)極接線端7。通過兩個(gè)電回路分別給兩個(gè)壓電陶瓷片發(fā)生和接收信號(hào)，產(chǎn)生和接收超聲波對(duì)兩個(gè)方向進(jìn)行探測(cè)。
進(jìn)一步的，雖然超聲波傳感器的每個(gè)壓電陶瓷片是單方向發(fā)出超聲波的，但是每個(gè)壓電陶瓷片的超聲波發(fā)射面為扇形，為了使得相鄰的壓電陶瓷片超聲波發(fā)射區(qū)域不產(chǎn)生交集，所述兩個(gè)筒狀外殼的頂面之間形成夾角，因?yàn)閮蓚€(gè)匹配層分別連接在兩個(gè)筒狀外殼的頂面上，所以所述第一匹配層101和第二匹配層102之間形成夾角。這樣的夾角結(jié)構(gòu)與處在同一平面上兩個(gè)匹配層的結(jié)構(gòu)相比可以有效避免兩個(gè)壓電陶瓷片的發(fā)射區(qū)域相交。進(jìn)一步的，為了使得每個(gè)壓電陶瓷片超聲波的發(fā)射方向與所需探測(cè)的方向盡量保持一致，將所述兩個(gè)匹配層和壓電陶瓷片的連接表面與每個(gè)壓電陶瓷片的探測(cè)方向垂直，即第一匹配層101和第一壓電陶瓷片401的連接表面與第一壓電陶瓷片的探測(cè)方向垂直；第二匹配層102和第二壓電陶瓷片402的連接表面與第二壓電陶瓷片的探測(cè)方向垂直，這樣就可以保證每個(gè)壓電陶瓷片的探測(cè)方向與所要求的探測(cè)方向保持一致。當(dāng)然，本發(fā)明壓電陶瓷片和匹配層的數(shù)量可以是三個(gè)或三個(gè)以上，保證每個(gè)壓電陶瓷片與匹配層相對(duì)應(yīng)，每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層都與負(fù)極接線端相連接，每個(gè)壓電陶瓷片的下表面導(dǎo)電層都與正極接線端相連接即可。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種多方向性高頻超聲傳感器，其特征在于:包括多個(gè)壓電陶瓷片以及與壓電陶瓷片數(shù)量相等的匹配層，每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層粘接在一個(gè)相應(yīng)的匹配層上，所述匹配層粘接在金屬外殼上；所述金屬外殼內(nèi)粘接有PCB板，所述PCB板上固定有正、負(fù)極接線端；所述每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層都與負(fù)極接線端相連接；每個(gè)壓電陶瓷片的下表面導(dǎo)電層都與正極接線端相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的多方向性高頻超聲傳感器，其特征在于:所述壓電陶瓷片為兩個(gè)，所述金屬外殼為兩個(gè)筒狀外殼連接而成，所述筒狀外殼內(nèi)部相通，所述兩個(gè)筒狀外殼一體成型。
3.按照權(quán)利要求2所述的多方向性高頻超聲傳感器，其特征在于:所述兩個(gè)匹配層分別粘接在兩個(gè)筒狀外殼頂面上，所述兩個(gè)筒狀外殼頂面之間形成夾角。
4.按照權(quán)利要求3所述的多方向性高頻超聲傳感器，其特征在于:所述匹配層與相應(yīng)壓電陶瓷片的連接表面與相應(yīng)壓電陶瓷片的探測(cè)方向垂直。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的多方向性高頻超聲傳感器，其特征在于:所述負(fù)極接線端與金屬外殼相連接，所述每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層與金屬外殼相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是一種高頻超聲波傳感器，包括多個(gè)壓電陶瓷片以及與壓電陶瓷片數(shù)量相等的匹配層，每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層粘接在一個(gè)相應(yīng)的匹配層上，所述匹配層粘接在金屬外殼上；所述金屬外殼內(nèi)粘接有PCB板，所述PCB板上固定有正、負(fù)極接線端；所述每個(gè)壓電陶瓷片的上表面導(dǎo)電層都與正極接線端相連接；每個(gè)壓電陶瓷片的下表面導(dǎo)電層都與負(fù)極接線端相連接。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明不需要使用多個(gè)高頻超聲波傳感器就可以對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行探測(cè)，這樣不僅能為機(jī)器設(shè)備節(jié)省空間，又可以節(jié)約成本。
文檔編號(hào)G01S7/521GK103197309SQ201310108599
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者龍陽, 鄒東平, 張堯, 李紅元, 余方云, 倪雪晴, 馬國陽 申請(qǐng)人:常州波速傳感器有限公司