一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動(dòng)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]三軸向振動(dòng)傳感器能夠同時(shí)測(cè)量一個(gè)測(cè)點(diǎn)相互正交的X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)，在航空航天領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]頻響特性是衡量振動(dòng)傳感器性能優(yōu)劣的最重要指標(biāo)之一，傳統(tǒng)的三軸壓阻式振動(dòng)傳感器雖具有良好的直流效應(yīng)，但其溫度效應(yīng)嚴(yán)重，動(dòng)態(tài)范圍有限，頻響特性僅能達(dá)到IKHz左右。三軸電容式振動(dòng)傳感器具有高靈敏度、低溫度效應(yīng)、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，但由于傳感器輸出的高阻抗，其易受電磁干擾影響，不適合在惡劣環(huán)境下工作。且其頻率范圍有限，最高為3KHz左右。三軸壓電式振動(dòng)傳感器頻率范圍寬、線性度好，但由于電荷泄漏，易發(fā)生電荷阻塞效應(yīng)，且三向壓電式振動(dòng)傳感器一般采用傳感器與變換器分體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不易實(shí)現(xiàn)一體化。
[0004]上述振動(dòng)傳感器都存在一些不足，這嚴(yán)重限制了傳感器的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的三軸向振動(dòng)傳感器易產(chǎn)生高頻諧振、易受電磁干擾且體積較大的問題，提供了一種頻響特性高、抗干擾能力強(qiáng)、連接可靠性高且體積緊湊的三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，包括固定裝置、信號(hào)傳輸裝置和測(cè)量裝置；測(cè)量裝置固定連接在固定裝置內(nèi)部；信號(hào)傳輸裝置從固定裝置外部穿入到固定裝置內(nèi)部，與固定裝置固定連接；信號(hào)傳輸裝置還與測(cè)量裝置連接；測(cè)量裝置用于測(cè)量待測(cè)物體的加速度；固定裝置用于對(duì)測(cè)量裝置和信號(hào)傳輸裝置提供支撐和保護(hù)；信號(hào)傳輸裝置用于將測(cè)量裝置測(cè)得的加速度信號(hào)傳輸給信號(hào)采集設(shè)備。
[0008]如上所述的固定裝置包括殼體、束線管、束線螺釘、螺母、墊圈和頂蓋；殼體整體為上端開口的中空的長(zhǎng)方體形；在殼體長(zhǎng)方體形兩個(gè)相對(duì)的角上沿殼體高度方向開有兩個(gè)固定通孔；在殼體長(zhǎng)方體形后端面上開有通孔；頂蓋整體為正方形板狀，蓋合在殼體的上端面上；頂蓋與殼體固定通孔對(duì)應(yīng)位置開有兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔分別與殼體的固定通孔相配合，用于將振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)固定在待測(cè)物體上；束線管整體為“T”形，由上下兩個(gè)中空的圓柱體組成，上端圓柱體的外徑大于下端圓柱體的外徑,上端圓柱體的內(nèi)徑大于下端圓柱體的內(nèi)徑，上端圓柱體的外徑大于殼體長(zhǎng)方體形后端面上通孔的直徑，下端圓柱體的外徑小于等于殼體長(zhǎng)方體形后端面上通孔的直徑；在上端圓柱體的前端開有通孔，該通孔內(nèi)表面有內(nèi)螺紋；下端圓柱體的外表面有外螺紋；上端圓柱體位于殼體內(nèi)部，下端圓柱體從殼體長(zhǎng)方體形后端面上通孔穿出；螺母與束線管下端圓柱體螺紋連接；螺母用于將束線管固定在殼體上；墊圈整體為圓環(huán)形，圓環(huán)上開有缺口，圓環(huán)外徑小于等于束線管上端圓柱體的內(nèi)徑；墊圈安裝在束線管上端圓柱體的內(nèi)部，墊圈圓環(huán)缺口與束線管上端圓柱體前端的通孔錯(cuò)開；束線螺釘為上端面沿直徑方向開有豁口的M3型螺釘；束線螺釘與束線管上端圓柱體的前端開有的通孔螺紋連接，束線螺釘?shù)募獠颗c墊圈的外表面相接觸。
[0009]如上所述的殼體、束線管、束線螺釘、螺母和頂蓋均采用鋁合金材料制成；墊圈采用軟鋁材料制成；殼體的厚度為1.5mm ;殼體和頂蓋的總尺寸為27 X 27 X 21mm。
[0010]如上所述的信號(hào)傳輸裝置包括導(dǎo)線、電纜和電連接器；導(dǎo)線的一端與測(cè)量裝置連接，另一端與電纜的一端連接；電纜的另一端與電連接器的一端連接；電連接器的另一端與信號(hào)采集設(shè)備連接；導(dǎo)線從固定裝置的束線管的內(nèi)部穿過，同時(shí)穿過墊圈的內(nèi)部。
[0011]如上所述的測(cè)量裝置包括剛撓結(jié)合電路板和敏感芯體；剛撓結(jié)合電路板包括第一剛性板、第二剛性板、第三剛性板、第四剛性板、第一撓性板、第二撓性板和第三撓性板；第一剛性板與第三剛性板通過第二撓性板連接；第二剛性板與第三剛性板通過第一撓性板連接；第三剛性板與第四剛性板通過第三撓性板連接；第一剛性板、第二剛性板、第三剛性板和第四剛性板均采用四層板結(jié)構(gòu)，由上至下依次為一層信號(hào)層、兩層內(nèi)部信號(hào)層和底層；信號(hào)層用于焊接元器件，內(nèi)部信號(hào)層用于布線，底層用于與固定裝置的殼體連接并絕緣隔離；第一撓性板、第二撓性板和第三撓性板均采用雙層板結(jié)構(gòu)，兩層板之間布線；敏感芯體共有三個(gè)，分別焊接在第一剛性板、第二剛性板和第三剛性板的信號(hào)層上；敏感芯體的電源端與剛性板上的電壓調(diào)整器連接，敏感芯體的輸出端與剛性板上變換電路的前端連接；第一剛性板固定在殼體的右側(cè)內(nèi)壁上，第二剛性板固定在殼體的前側(cè)內(nèi)壁上，第四剛性板固定在殼體的左側(cè)內(nèi)壁上，第三剛性板固定在殼體的下側(cè)內(nèi)壁上；信號(hào)傳輸裝置的導(dǎo)線分別與第一剛性板、第二剛性板、第三剛性板和第四剛性板的信號(hào)層焊接。
[0012]如上所述的第一剛性板、第二剛性板、第三剛性板和第四剛性板均采用環(huán)氧玻璃布?jí)喊逯瞥?；第一撓性板、第二撓性板和第三撓性板均采用聚酰亞胺材料制成?br>[0013]如上所述的剛撓結(jié)合電路板的電路連接關(guān)系根據(jù)GJB362B-2009確定，敏感芯體采用SDI公司生產(chǎn)的1221型芯體實(shí)現(xiàn)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明包括固定裝置、信號(hào)傳輸裝置和測(cè)量裝置。通過采用四塊剛性印制板和三塊撓性板的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了接口的可靠性連接，節(jié)省了傳感器的內(nèi)部空間，使得信號(hào)傳輸過程中的信號(hào)噪聲明顯減小。應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)了 5只樣機(jī)，并在振動(dòng)傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)上進(jìn)行了性能指標(biāo)的驗(yàn)證，在帶內(nèi)不平度小于IdB的條件下，傳感器的頻響特性均能達(dá)到5KHz。經(jīng)一體化設(shè)計(jì)后，五只樣機(jī)的濾波功能和電壓調(diào)整電路功能均工作正常，三個(gè)方向的靈敏度及最終輸出信號(hào)中的噪聲干燥值均滿足試驗(yàn)的要求。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)的主視剖視圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)的A-A向剖視圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)中束線管的主視剖視圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)中束線管的A-A向剖視圖；
[0020]圖5是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)中墊圈的主視圖；
[0021]圖6是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)中墊圈的俯視圖；
[0022]圖7是本發(fā)明的一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)中剛撓結(jié)合電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中:1.殼體，2.剛撓結(jié)合電路板，3.導(dǎo)線，4.敏感芯體，5.束線管，6.束線螺釘，
7.螺母，8.電纜，9.電連接器，10.墊圈，11.頂蓋，12.剛性板，12-1.第一剛性板，12-2.第二剛性板，12-3.第三剛性板，12-4.第四剛性板，13.撓性板，13-1.第一撓性板，13-2.第二撓性板，13-3.第三撓性板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0025]一種三軸向振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，包括固定裝置、信號(hào)傳輸裝置和測(cè)量裝置。測(cè)量裝置固定連接在固定裝置內(nèi)部。信號(hào)傳輸裝置從固定裝置外部穿入到固定裝置內(nèi)部，與固定裝置固定連接。信號(hào)傳輸裝置還與測(cè)量裝置連接。測(cè)量裝置用于測(cè)量待測(cè)物體的加速度。固定裝置用于對(duì)測(cè)量裝置和信號(hào)傳輸裝置提供支撐和保護(hù)。信號(hào)傳輸裝置用于將測(cè)量裝置測(cè)得的加速度信號(hào)傳輸給信號(hào)采集設(shè)備。
[0026]如圖1和圖2所示，固定裝置包括殼體1、束線管5、束線螺釘6、螺母7、墊圈10和頂蓋11。殼體I整體為上端開口的中空的長(zhǎng)方體形。在殼體I長(zhǎng)方體形兩個(gè)相對(duì)的角上沿殼體I高度方向開有兩個(gè)固定通孔。在殼體I長(zhǎng)方體形后端面上開有通孔。頂蓋11整體為正方形板狀，蓋合在殼體I的上端面上。頂蓋11與殼體I固定通孔對(duì)應(yīng)位置開有兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔分別與殼體I的固定通孔相配合，用于將振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)固定在待測(cè)物體上。如圖3和圖4所示，束線管5整體為“T”形，由上下兩個(gè)中空的圓柱體組成，上端圓柱體的外徑大于下端圓柱體的外徑,上端圓柱體的內(nèi)徑大于下端圓柱體的內(nèi)徑,上端圓柱體的外徑大于殼體I長(zhǎng)方體形后端面上通孔的直徑，下端圓柱體的外徑小于等于殼體I長(zhǎng)方體形后端面上通孔的直徑。在上端圓柱體的前端開有通孔，該通孔內(nèi)表面有內(nèi)螺紋。下端圓柱體的外表面有外螺紋。上端圓柱體位于殼體I內(nèi)部，下端圓柱體從殼體I長(zhǎng)方體形后端面上通孔穿出。螺母7與束線管5下端圓柱體螺紋連接。螺母7用于將束線管5固定在殼體I上。如圖5和圖6所示，墊圈10整體為圓環(huán)形，圓環(huán)上開有缺口，圓環(huán)外徑小于等于束線管5上端圓柱體的內(nèi)徑。墊圈10安裝在束線管5上端圓柱體的內(nèi)部，墊圈10圓環(huán)缺口與束線管5上端圓柱體前端的通孔錯(cuò)開。束線螺釘6為上端面沿直徑方向開有豁口的M3型螺釘。束線螺釘6與束線管5上端圓柱體的前端開有的通孔螺紋連接，束線螺釘6的尖部與墊圈10的外表面相接觸。
[0027]在本實(shí)施例中，殼體1、束線管5、束線螺釘6、螺母7、墊圈10和頂蓋11均采用鋁合金材料制成。殼體I的厚度為1.5mm。殼體I和頂蓋11的總尺寸為27X27X21mm。
[0028]如圖2所示，信號(hào)傳輸裝置包括導(dǎo)線3、電纜8和電連接器9。導(dǎo)線3的一端與測(cè)量裝置連接，另一端與電纜8的一端連接。電纜8的另一端與電連接器的一端連接。電連接器的另一端與信號(hào)采集設(shè)備連接。導(dǎo)線3從固定裝置的束線管5的內(nèi)部穿過，同時(shí)穿過墊圈10的內(nèi)部。
[0029]在本實(shí)施例中，導(dǎo)