專利名稱：一種耐高壓氣介超聲波傳感器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波傳感器，尤其涉及一種結構強度大，密封性能好，其能夠承受外界高壓的耐高壓氣介超聲波傳感器，及該超聲波傳感器的制造方法。
背景技術：
氣介超聲波傳感器是超聲波在空氣中的傳播，利用不同介質的聲阻抗和空氣聲阻抗的差別，會產生反射折射的特性，可以用來制作避障、液位檢測，物位檢測，距離檢測，定位等各種運用。現有的超聲波傳感器一般采用塑料外殼，普通的硅膠進行灌封，其密封性很差，結構強度也不夠，大部分都只能承受0. 3MPa以下的壓力，在高壓環境中超聲波傳感器可能遭到損壞。發明內容本發明的目的是提供一種能夠在高壓環境下工作的，結構強度大，密封性能好的耐高壓氣介超聲波傳感器，以及制造該設備的方法。為實現上述目的，本發明的耐高壓氣介超聲波傳感器的傳感器元件設置于殼體內，其中，所述的殼體為金屬殼體，金屬殼體內灌封有灌封膠，金屬殼體內分為上下兩個區域，包括工作區域和密封區域，工作區域的傳感器元件周邊灌封吸聲型灌封膠；電纜線由密封區域進入并穿過，電纜線周邊灌封密封型灌封膠。本發明的殼體包括前蓋板和管狀側板，前蓋板連接于管狀側板的一端，前蓋板中心開設電纜線進線通道，管狀側板的另一端的端面為聚四氟乙烯薄膜；管狀側板與聚四氟乙烯薄膜圍成的區域為工作區域，前蓋板中心的進線通道以及其與管狀側板連接區域為密封區域。本發明的傳感器元件包括由外向內依序覆蓋在管狀側板內壁的軟木板層和銅皮層，以及平行于聚四氟乙烯薄膜設置的后蓋板和壓電陶瓷片。本發明的前蓋板和管狀側板采用不銹鋼材料，所述的后蓋板采用45號鋼。本發明的電纜線為雙芯屏蔽線。本發明的吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的97% _99%，軟木粉占混合膠體總重量的-3%。所述的軟木粉細度為200-600 目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為50% -70%。一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法，其包括如下步驟步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4:將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C -70°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；
步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C -70°C高溫箱內烘干。與現有技術相比，采用以上設計，不銹鋼的外殼結構強度大，先后灌封兩種不同的膠，不但能夠有效地提高密封性能，并且能夠減小產品的Q值。該超聲波傳感器能夠將耐壓強度提高到3Mpa以上。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1為本發明的耐高壓氣介超聲波傳感器的結構示意圖；其中，1——殼體，11——前蓋板，12——管狀側板，13——電纜線進線通道2——工作區域，3——密封區域，4——傳感器元件，41——軟木板層，42——銅皮層，43——后蓋板，44——壓電陶瓷片，5——吸聲型灌封膠，6——電纜線，7——密封型灌封膠，8——聚四氟乙烯薄膜。
具體實施方式
如圖1所示，本發明的耐高壓氣介超聲波傳感器的傳感器元件設置于殼體1內，其中，所述的殼體1為金屬殼體，金屬殼體1內灌封有灌封膠，金屬殼體1內分為上下兩個區域，包括工作區域2和密封區域3，工作區域2的傳感器元件4周邊灌封吸聲型灌封膠5 ；電纜線6由密封區域3進入并穿過，電纜線6周邊灌封密封型灌封膠7。本發明的殼體包括前蓋板11和管狀側板12，前蓋板11連接于管狀側板12的一端，前蓋板11中心開設電纜線進線通道13，管狀側板12的另一端的端面為聚四氟乙烯薄膜8 ；管狀側板12與聚四氟乙烯薄膜8圍成的區域為工作區域2，前蓋板11中心的進線通道13以及其與管狀側板12連接區域為密封區域3。本發明的傳感器元件4包括由外向內依序覆蓋在管狀側板12內壁的軟木板層41 和銅皮層42，以及平行于聚四氟乙烯薄，8設置的后蓋板43和壓電陶瓷片44。本發明的前蓋11和管狀側板12采用不銹鋼材料，所述的后蓋板43采用45號鋼。 本發明中的殼體采用金屬材料，不限于采用不銹鋼材料，可以采用其他任何不易生銹且強度大的金屬材料，如鋁合金、銅合金等，只要采用金屬類的材料作為外殼即落入本發明的保護范圍。本發明的電纜線6為雙芯屏蔽線。本發明的吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的97% _99%，軟木粉占混合膠體總重量的-3%。所述的軟木粉細度為200-600目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為50%-70%。本發明中的吸聲型灌封膠和密封型灌封膠并不限于文中公開的成分和配比，其他任何能夠實現吸聲降噪效果的膠體可以作為吸聲型灌封膠；其他任何能夠實現密封效果的膠體可以作為密封型灌封膠，只要采用兩層膠體設計就落入本發明的保護范圍。一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法，其包括如下步驟步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C -70°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C -70°C高溫箱內烘干。實施例1 一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法如下步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在60°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在60°C高溫箱內烘干其中，吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的98%，軟木粉占混合膠體總重量的2%。所述的軟木粉細度為400目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為60%。實施例2 一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法如下步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；
步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C高溫箱內烘干其中，吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的99%，軟木粉占混合膠體總重量的1%。所述的軟木粉細度為200目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為50%。實施例3 —種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法如下步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在70°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在70°C高溫箱內烘干其中，吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的97%，軟木粉占混合膠體總重量的3%。所述的軟木粉細度為600目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為70%。實施例4 一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法如下步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在65°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在65°C高溫箱內烘干其中，吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的97%，軟木粉占混合膠體總重量的3%。所述的軟木粉細度為500目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為陽％。實施例5 一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法如下步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在55°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在55°C高溫箱內烘干其中，吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的98.5%，軟木粉占混合膠體總重量的1.5%。所述的軟木粉細度為300目。本發明的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為65%。
權利要求
1.一種耐高壓氣介超聲波傳感器，傳感器元件設置于殼體內，其特征在于所述的殼體為金屬殼體，金屬殼體內灌封有灌封膠，金屬殼體內分為上下兩個區域，包括工作區域和密封區域，工作區域的傳感器元件周邊灌封吸聲型灌封膠；電纜線由密封區域進入并穿過， 電纜線周邊灌封密封型灌封膠。
2.根據權利要求1所述的一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的殼體包括前蓋板和管狀側板，前蓋板連接于管狀側板的一端，前蓋板中心開設電纜線進線通道，管狀側板的另一端的端面為聚四氟乙烯薄膜；管狀側板與聚四氟乙烯薄膜圍成的區域為工作區域，前蓋板中心的進線通道以及其與管狀側板連接區域為密封區域。
3.根據權利要求2所述的一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于傳感器元件包括由外向內依序覆蓋在管狀側板內壁的軟木板層和銅皮層，以及平行于聚四氟乙烯薄膜設置的后蓋板和壓電陶瓷片。
4.根據權利要求2所述的一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的前蓋板和管狀側板采用不銹鋼材料。
5.根據權利要求3所述的一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的后蓋板采用45號鋼。
6.根據權利要求1所述的一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的電纜線為雙芯屏蔽線。
7.根據權利要求1至6所述的任意一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的吸聲型灌封膠為聚氨酯膠和軟木粉混合而成，其中聚氨酯膠占混合膠體總重量的 97% -99%，軟木粉占混合膠體總重量的1^-3 ^
8.根據權利要求7所述的一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的軟木粉細度為200-600目。
9.根據權利要求1至6所述的任意一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其特征在于所述的密封型灌封膠為環氧樹脂膠，環氧樹脂的質量分數為50% -70%。
10.一種耐高壓氣介超聲波傳感器的制造方法，其特征在于其包括如下步驟步驟1 將軟木板和銅皮依序緊貼在管狀側板的內壁上，在管狀側板內形成軟木板層和銅皮層；步驟2 壓電陶瓷片、后蓋板和聚四氟乙烯薄膜依序粘結形成傳感器單元；步驟3 將電纜線與上述傳感器單元連接，并將其固定于帶軟木板層和銅皮層的管狀側板內，聚四氟乙烯薄膜位于端面上；步驟4 將前蓋板和管狀側板相扣合，從前蓋板的電纜線進線通道灌入吸聲型灌封膠并灌滿工作區域；步驟5 將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C -70°C高溫箱內烘干；步驟6 從前蓋板的電纜線進線通道灌入密封型灌封膠并灌滿密封區域，密封型灌封膠位于凝固的吸聲型灌封膠之上；步驟7 再次將上述的半成品置于空氣中晾干或者在50°C -70°C高溫箱內烘干。
全文摘要
本發明公開了一種耐高壓氣介超聲波傳感器，其傳感器元件設置于殼體內，其中，所述的殼體為金屬殼體，金屬殼體內灌封有灌封膠，金屬殼體內分為上下兩個區域，包括工作區域和密封區域，工作區域的傳感器元件周邊灌封吸聲型灌封膠；電纜線由密封區域進入并穿過，電纜線周邊灌封密封型灌封膠。本發明還公開了該設備的制造方法。采用以上設計，不銹鋼的外殼結構強度大，先后灌封兩種不同的膠，不但能夠有效地提高密封性能，并且能夠減小產品的Q值。該超聲波傳感器能夠將耐壓強度提高到3Mpa以上。
文檔編號G01D11/26GK102506929SQ201110369968
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者上官明禹 申請人:上官明禹