专利名称：压电陶瓷振动式料位检测头的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种压电陶瓷振动式料位检测头，尤指一种用于判断固相、液相 或固液混合相物料是否存在的高可靠度压电陶瓷振动式料位检测头。
背景技术：
按，为侦测料桶中物料的位置，通常会在料桶上安装一料位检测装置加以侦测，该 料位检测装置包括一检测头电连接一控制电路板，且该检测头放置于该料桶内，当该检测 头接触到料桶中物料时，可由该控制电路板侦知以进一步发出警报。压电陶瓷振动式料位检测头为一种利用振动回馈检测原理的检测装置，请配合参 阅图6所示，既有的压电陶瓷振动式料位检测头包括一共振音叉(图中未示)、一固定装置 (71)、两起振压电片(72)、一振动感知压电片(73)、复数信号传导铜片(74)及复数绝缘陶 瓷片(75)，其中该固定装置(71)与该共振音叉连结，并包括一固定座(711)、一接地铜柱
(712)及两套筒(713)，该接地铜柱(712)穿过该固定座(711)，而由该两套筒(713)分别 螺合于该接地铜柱(712)的两端部，且其中一套筒(713)用以连结该共振音叉；该起振压电 片(72)、振动感知压电片(73)、信号传导铜片(74)及绝缘陶瓷片(75)依绝缘陶瓷片(75)、 起振压电片(72)、信号传导铜片(74)、绝缘陶瓷片(75)、振动感知压电片(73)、信号传导铜 片(74)、绝缘陶瓷片(75)、起振压电片(72)、信号传导铜片(74)及绝缘陶瓷片(75)的顺序 排列，穿设于该接地铜柱(712)上，而位于该未连结共振音叉的套筒(713)与固定座(711) 之间，且该信号传导铜片(74)的自由端朝与接地铜柱(712)垂直的方向延伸，藉由将套筒
(713)朝固定座(711)方向螺紧，以固定该起振压电片(72)、振动感知压电片(73)、信号传 导铜片(74)及绝缘陶瓷片(75)，如此一来，该信号传导铜片(74)的自由端可供焊接于一外 部控制电路板(图中未示)上，由该外部控制电路板控制该起振压电片(72)产生振动，使 该压电陶瓷振动式料位检测头振动，当该压电陶瓷振动式料位检测头接触到料桶中的物料 时，其振动频率会产生变化，进而使振动感知压电片(73)检知并输出对应的电压讯号，由 该外部控制电路板藉由侦知该振动感知压电片(73)的输出电压讯号，当电压讯号到达预 设警告值时，即代表料桶中物料已达警示高度，进而发出警报。然而，该信号传导铜片(74)属不可挠曲的金属材质，且为成本考虑与实际安装空 间限制，其长度通常不会制作过长，因此其自由端与外部控制电路板的焊点将极为靠近该 压电陶瓷振动式料位检测头，而相对地接近料桶。若料桶为焚化炉或火力发电厂中灰烬槽 等高温环境时，由于焊锡熔点低(约198°C )，且又无法远离高温料桶，焊点容易因高温熔 化导致回路断路使电路讯号遗失，造成该控制电路板无法准确侦知料桶中物料已达警示高 度，降低其检知警告的可靠度。
实用新型内容为改善既有料位检测装置应用于高温环境下，容易发生电路讯号遗失而降低可靠 度的问题，本实用新型的主要目的在提供一种压电陶瓷振动式料位检测头，其应用于高温料桶中仍可具有高可靠度。为达成前述目的所采取的主要技术手段令前述压电陶瓷振动式料位检测头包 括一共振件；一固定装置，与该共振件连结固定；一起振模块，由该固定装置固定而设于该共振件和固定装置之间；一振动感知模块，由该固定装置固定而设于该共振件和固定装置之间；一可挠曲电路板，包括复数电接触段及一延伸段，其中该复数电接触段交错地设 置于该起振模块及振动感知模块之间而与该起振模块及振动感知模块电连接，且相邻的电 接触段之间互相连接，而该延伸段连接其中一电接触段，且该延伸段的自由端朝远离本检 测头的方向延伸，以于远离本检测头处与既有料位检测装置的控制电路板电连接。在本实用新型的一实施例中，该可挠曲电路板具有一基板，其具有一第一表面和一第二表面；一第一线路层，形成于该基板的第一表面上，且与该振动感知模块接触电连接；及一第二线路层，形成于该基板的第二表面上，且与该起振模块接触电连接。在本实用新型的一实施例中，该压电陶瓷振动式料位检测头进一步包括复数绝缘 陶瓷片，其中该复数绝缘陶瓷片由该固定装置固定，而分别设于该共振件、起振模块、振动感知 模块和固定装置之间；该可挠曲电路板具有一基板及一第一线路层，其中该基板具有一第一表面，该第 一线路层形成于该基板的第一表面上，而与该起振模块和振动感知模块接触电连接。在本实用新型的一实施例中，该可挠曲电路板的基板内包括至少一内线路层，该 至少一内线路层设于该基板中，并与该基板上的第一线路层和第二线路层电连接。在本实用新型的一实施例中，该可挠曲电路板的基板内包括至少一内线路层，该 至少一内线路层设于该基板中，并与该基板上的第一线路层电连接。在本实用新型的一实施例中，该共振件包括一固定座，具有一第一侧面及一第二侧面；一共振结构，形成于该固定座的第二侧面上；及一主固定柱，设于该固定座上，朝与该主固定座的第一侧面垂直的方向向该固定 座外延伸，而与该固定装置固定，以将该起振模块及振动感知模块固定于该固定座的第一 侧面和固定装置之间。在本实用新型的一实施例中，该共振件包括一固定座，具有一第一侧面及一第二侧面；—共振结构，形成于该固定座的第二侧面上；及一主固定柱，设于该固定座上，朝与该主固定座的第一侧面垂直的方向向该固定 座外延伸，而与该固定装置固定，以将该起振模块、振动感知模块及绝缘陶瓷片固定于该固 定座的第一侧面和固定装置之间。在本实用新型的一实施例中，该可挠曲电路板上各电接触段的中央形成有一穿 孔，而该固定装置包括[0030]一副固定柱，呈中空状，且其具有一第一端部、一第二端部及一肩部，其中该第一 端部及第二端部上分别形成有一连通该中空副固定柱的开口，令该共振件的主固定柱自第 二端部的开口穿入，自该第一端部的开口穿出，而该肩部呈环形，并形成于该副固定柱的第 一端部上，又该振动感知模块及起振模块套设于该副固定柱上，而该可挠曲电路板以该电 接触段上穿孔套设于该副固定柱上；一第一衬垫及一第二衬垫，各衬垫具有一孔径较该副固定柱上肩部外径小的贯 孔，而套设于该副固定柱上，其中该第一衬垫并与该副固定柱的肩部卡掣，且该振动感知模 块、起振模块及可挠曲电路板的电接触段位于该第一衬垫及第二衬垫之间；一锁固件，与穿出该副固定柱第一端部上开口的主固定柱锁固，而将该第一衬垫、 振动感知模块、可挠曲电路板的电接触段、起振模块及第二衬垫固定于该固定座的第一侧 面和固定装置之间。在本实用新型的一实施例中，该可挠曲电路板上各电接触段的中央形成有一穿 孔，各绝缘陶瓷片的中央亦形成有一穿孔，而该固定装置包括一副固定柱，呈中空状，且其具有一第一端部、一第二端部及一肩部，其中该第一 端部及第二端部上分别形成有一连通该中空副固定柱的开口，令该共振件的主固定柱自第 二端部的开口穿入，自该第一端部的开口穿出，而该肩部呈环形，并形成于该副固定柱的第 一端部上，又该振动感知模块及起振模块套设于该副固定柱上，该可挠曲电路板以该电接 触段上穿孔套设于该副固定柱上，而各绝缘陶瓷片亦以其上穿孔套设于该副固定柱上；一第一衬垫及一第二衬垫，各衬垫具有一孔径较该副固定柱上肩部外径小的贯 孔，而套设于该副固定柱上，其中该第一衬垫并与该副固定柱的肩部卡掣，且该振动感知模 块、起振模块、绝缘陶瓷片及可挠曲电路板的电接触段位于该第一衬垫及第二衬垫之间；一锁固件，与穿出该副固定柱第一端部上开口的主固定柱锁固，而将该第一衬垫、 振动感知模块、复数绝缘陶瓷片、可挠曲电路板的电接触段、起振模块及第二衬垫固定于该 固定座的第一侧面和固定装置之间。在本实用新型的一实施例中，上述的固定装置进一步包括一限位件，该限位件夹 固于该副固定柱上，且较该第二衬垫靠近该副固定柱的第二端部处。在本实用新型的一实施例中，上述共振件的主固定柱上形成有螺纹；固定装置的 锁固件内形成有一具有螺纹的螺合信道，该螺合信道与穿出该副固定柱第一端部上开口的 主固定柱螺合固定。上述技术手段在制作上改进了传统焊锡连接的方式，使得该可挠曲电路板与控制 电路板的电连接处得以远离本实用新型的检测头，故当本实用新型的检测头装设于一高温 环境，例如焚化炉或火力发电厂中的灰烬槽时，该控制电路板与可挠曲电路板的电连接处 得以远离高温环境，藉此避免控制电路板与该可挠曲电路板之间的电连接处因高温而熔 化，而不会有发生电路讯号遗失的问题，以提高料位检测装置的检知可靠度。
图1为本实用新型第一实施例的外观图；图2为本实用新型第一实施例的分解图；图3为本实用新型第一实施例的局部侧剖面图；[0043]图4为本实用新型第二实施例的局部侧剖面图；图5为本实用新型第三实施例的局部侧剖面图；图6为既有压电陶瓷振动式料位检测头的局部侧视图。
具体实施方式
请参阅图1与图2所示，本实用新型压电陶瓷振动式料位检测头的第一实施例，包 括一共振件(10)、一固定装置(20)、一起振模块、一振动感知模块、一复数绝缘陶瓷片(50) 及一可挠曲电路板。上述共振件(10)为一可产生共振的构件，于本实施例中，该共振件(10)包括一固定座(11)，具有一第一侧面及一第二侧面；一共振结构(12)，形成于该固定座(11)的第二侧面上，于本实施例中，该共振结 构(12)为音叉形共振结构；及一主固定柱(13)，设于该固定座(11)上，朝与该主固定座(11)的第一侧面垂直的 方向向该固定座(11)外延伸，该主固定柱(13)上并形成有螺纹。上述固定装置(20)与该共振件(11)连结固定；请进一步参阅图3所示，于本实施 例中，该固定装置(20)包括一副固定柱(21)，呈中空状，且其具有一第一端部、一第二端部及一肩部(211)， 其中该第一端部及第二端部上分别形成有一连通该中空副固定柱(21)的开口，供该共振 件(10)的主固定柱(13)自第二端部的开口穿入，自该第一端部的开口穿出，而该肩部 (211)呈环形，并形成于该副固定柱(21)的第一端部上；一第一衬垫(22)及一第二衬垫(23)，各衬垫(22) (23)具有一孔径较该副固定柱
(21)上肩部(211)外径小的贯孔(221)(231)，而套设于该副固定柱(21)上，而该第一衬垫
(22)并与该副固定柱(21)的肩部(211)卡掣；一锁固件(24)，于本实施例中，其内形成有一具有螺纹的螺合通道(图中未示)， 供与穿出该副固定柱(21)第一端部上开口的主固定柱(13)螺合固定；一限位件(25)，夹固于该副固定柱(21)上，且较该第二衬垫(23)靠近该副固定 柱(21)的第二端部处，因而对该第二衬垫(23)造成限位的效果；于本实施例中，该限位件 (25)为一 C形环。上述起振模块及振动感知模块由该固定装置(20)固定而设于该共振件(10)和固 定装置(20)之间，又该起振模块可包括一个或多个起振压电片(31)，该振动感知模块可包 括一个或多个振动感知压电片(41)，该起振压电片(31)和振动感知压电片(41)的中央均 形成有一穿孔(311) (411)，用以将该起振压电片(31)和振动感知压电片(41)穿套于该副 固定柱(21)上；于本实施例中，该起振模块包括一起振压电片(31)，该振动感知模块包括 一振动感知压电片(41)，该起振压电片(31)和振动感知压电片(41)共同穿过该副固定柱
(21)，而位于该第一衬垫(22)及第二衬垫(23)之间。上述复数绝缘陶瓷片(50)共同穿过该副固定柱(21)，而分别位于该第一衬垫
(22)、振动感知压电片(41)、起振压电片(31)及第二衬垫(23)之间，藉此与该振动感知压 电片(41)和起振压电片(31)呈现交错排列的关，使振动感知压电片(41)和起振压电片 (31)不致因接触造成短路；又各绝缘陶瓷片(50)的中央形成有一穿孔(501)，用以将该绝
7缘陶瓷片(50)与起振压电片(31)及振动感知压电片(41)穿套于该副固定柱(21)上。上述可挠曲电路板包括复数电接触段(61)及一延伸段(62)，其中该复数电接触段(61)交错地设置于该起振模块及振动感知模块之间而与该起振模块及振动感知模块电 连接，且相邻的电接触段(61)之间互相连接，而该延伸段(62)连接其中一电接触段(61)， 且该延伸段(62)的自由端朝远离本检测头的方向延伸，用以与既有料位检测装置的控制 电路板(图中未示)电连接；此外，各电接触段(61)的中央形成有一穿孔(611)，用以将该 电接触段(61)与起振压电片(31)、振动感知压电片(41)及绝缘陶瓷片(50)穿套于该副 固定柱(21)上；于本实施例中，该可挠曲电路板为一软性印刷电路版(Flexible Printed Circuit，简称FPC)，其包括一基板(60)及一第一线路层(601)，该基板(60)绝缘体，其具 有相对应的一第一表面和一第二表面，该第一线路层(601)形成于该基板(60)的第一表面 上，当该可挠曲电路板弯折缠绕于该起振压电片(31)及振动感知压电片(41)之间，并与振 压电片(31)及振动感知压电片(41) 一同穿套于该副固定柱(21)上时，该可挠曲电路板以 S形方式让该可挠曲电路板的基板(60)的第一表面与该起振压电片(31)及振动感知压电 片(41)接触，以使该第一线路层(601)可与该振压电片(31)及振动感知压电片(41)接触 而电连接，而该软性印刷电路版与该振压电片(31)及振动感知压电片(41)接触的部分即 是该复数电接触段(61)，如此一来，藉由该固定装置(20)的锁固件(24)朝该共振件(10) 的方向螺紧，使该第一衬垫(22)推抵绝缘陶瓷片(50)、振动感知压电片(41)及起振压电片 (31)朝第二衬垫(23)移动，由于该限位件(25)较该第二衬垫(23)靠近该副固定柱(21)的 第二端部处而对该第二衬垫(23)造成限位的效果，故可使该锁固件(24)、第一衬垫(22)、 绝缘陶瓷片(50)、振动感知压电片(41)、起振压电片(31)、第二衬垫(23)及限位件(25)达 到迫紧锁固的效果。另请参阅图4所示，本实用新型的第二实施例与第一实施例结构大致相同，不同 的处在于该起振模块包括复数起振压电片(31)；该绝缘陶瓷片(50)仍是与该振动感知压电片(41)和起振压电片(31)呈现交错 排列的关；该可挠曲电路板上的第一线路层(601)设计令该复数起振压电片(31)以并联方 式连接，呈并联连接的起振压电片(31)可提高该起振压电片(31)被驱动振动时的振幅。又请参阅图5所示，本实用新型的第三实施例与前述第一实施例大致相同，不同 的处在于该起振压电片(31)及振动感知压电片(41)之间并未设有绝缘陶瓷片(50)，仅由 弯折缠绕于起振压电片(31)及振动感知压电片(41)间的软性印刷电路版上的绝缘基板 (60)加以隔离避免短路；该可挠曲电路板进一步具有一形成于该基板(60)第二表面上的第二线路层 (602)，由于该起振压电片(31)及振动感知压电片(41)之间并未设有绝缘陶瓷片(50)，且 可挠曲电路板以S形方式弯折缠绕于该起振压电片(31)及振动感知压电片(41)之间，故 恰可令该基板(60)的第一表面接触该振动感知压电片(41)，第二表面接触该起振压电片 (31)，以使该第一线路层(601)可与该振动感知压电片(41)接触而电连接，该第二线路层 (602)可与该起振压电片(31)接触而电连接。[0066]以上皆以单层式可挠曲电路板作为举例，若采用多层式可挠曲电路板，则该多层 式可挠曲电路板的基板(60)进一步包括至少一内线路层，该至少一内线路层设于该基板 中，并与该基板(60)上的第一线路层(601)和/或第二线路层(602)电连接。由上述可知，本实用新型藉由直接在可挠曲电路板上设计线路布局，并利用可挠 曲电路板的可挠曲性将的折迭而弯折缠绕于该起振模块及振动感知模块之间，取代既有料 位检测装置所使用的信号传导铜片，藉由挠曲该可挠曲电路板，使该可挠曲电路板的延伸 段(62)远离本检测头，如此一来，即可使该可挠曲电路板的延伸段与既有料位检测装置的 控制电路板间的焊点远离本检测头，以避免本检测头所处检测环境的高温导致焊点熔化， 藉此确保电路讯号在传输中不致遗失，而提高料位检测装置检知警示的可靠度。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但本实用新型并非局限于此，任 何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本实用新型的保护范围内。
权利要求一种压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，包括一共振件；一固定装置，与该共振件连结固定；一起振模块，由该固定装置固定而设于该共振件和固定装置之间；一振动感知模块，由该固定装置固定而设于该共振件和固定装置之间；一可挠曲电路板，包括复数电接触段及一延伸段，其中该复数电接触段交错地设置于该起振模块及振动感知模块之间而与该起振模块及振动感知模块电连接，且相邻的电接触段之间互相连接，而该延伸段则连接其中一电接触段，且该延伸段的自由端朝远离本检测头的方向延伸。
2.如权利要求1所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该可挠曲电路板具有一基板，其具有一第一表面和一第二表面；一第一线路层，形成于该基板的第一表面上，且与该振动感知模块接触电连接；及 一第二线路层，形成于该基板的第二表面上，且与该起振模块接触电连接。
3.如权利要求1所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，进一步包括复数绝 缘陶瓷片，其中该复数绝缘陶瓷片由该固定装置固定，而分别设于该共振件、起振模块、振动感知模块 和固定装置之间；该可挠曲电路板具有一基板及一第一线路层，其中该基板具有一第一表面，该第一线 路层形成于该基板的第一表面上，而与该起振模块和振动感知模块接触电连接。
4.如权利要求2所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该可挠曲电路板的 基板内包括至少一内线路层，该至少一内线路层设于该基板中，并与该基板上的第一线路 层和第二线路层电连接。
5.如权利要求3所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该可挠曲电路板的 基板内包括至少一内线路层，该至少一内线路层设于该基板中，并与该基板上的第一线路 层电连接。
6.如权利要求1、2或4所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该共振件包括一固定座，具有一第一侧面及一第二侧面； 一共振结构，形成于该固定座的第二侧面上；及一主固定柱，设于该固定座上，朝与该主固定座的第一侧面垂直的方向向该固定座外 延伸，而与该固定装置固定，以将该起振模块及振动感知模块固定于该固定座的第一侧面 和固定装置之间。
7.如权利要求3或5所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该共振件包括 一固定座，具有一第一侧面及一第二侧面；一共振结构，形成于该固定座的第二侧面上；及一主固定柱，设于该固定座上，朝与该主固定座的第一侧面垂直的方向向该固定座外 延伸，而与该固定装置固定，以将该起振模块、振动感知模块及绝缘陶瓷片固定于该固定座 的第一侧面和固定装置之间。
8.如权利要求6所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该可挠曲电路板上 各电接触段的中央形成有一穿孔，而该固定装置包括一副固定柱，呈中空状，且其具有一第一端部、一第二端部及一肩部，其中该第一端部 及第二端部上分别形成有一连通该中空副固定柱的开口，令该共振件的主固定柱自第二端 部的开口穿入，自该第一端部的开口穿出，而该肩部呈环形，并形成于该副固定柱的第一端 部上，又该振动感知模块及起振模块套设于该副固定柱上，而该可挠曲电路板以该电接触 段上穿孔套设于该副固定柱上；一第一衬垫及一第二衬垫，各衬垫具有一孔径较该副固定柱上肩部外径小的贯孔，而 套设于该副固定柱上，其中该第一衬垫并与该副固定柱的肩部卡掣，且该振动感知模块、起 振模块及可挠曲电路板的电接触段位于该第一衬垫及第二衬垫之间；一锁固件，与穿出该副固定柱第一端部上开口的主固定柱锁固，而将该第一衬垫、振动 感知模块、可挠曲电路板的电接触段、起振模块及第二衬垫固定于该固定座的第一侧面和 固定装置之间。
9.如权利要求7所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该可挠曲电路板上 各电接触段的中央形成有一穿孔，各绝缘陶瓷片的中央亦形成有一穿孔，而该固定装置包 括一副固定柱，呈中空状，且其具有一第一端部、一第二端部及一肩部，其中该第一端部 及第二端部上分别形成有一连通该中空副固定柱的开口，令该共振件的主固定柱自第二端 部的开口穿入，自该第一端部的开口穿出，而该肩部呈环形，并形成于该副固定柱的第一端 部上，又该振动感知模块及起振模块套设于该副固定柱上，该可挠曲电路板以该电接触段 上穿孔套设于该副固定柱上，而各绝缘陶瓷片亦以其上穿孔套设于该副固定柱上；一第一衬垫及一第二衬垫，各衬垫具有一孔径较该副固定柱上肩部外径小的贯孔，而 套设于该副固定柱上，其中该第一衬垫并与该副固定柱的肩部卡掣，且该振动感知模块、起 振模块、绝缘陶瓷片及可挠曲电路板的电接触段位于该第一衬垫及第二衬垫之间；一锁固件，与穿出该副固定柱第一端部上开口的主固定柱锁固，而将该第一衬垫、振动 感知模块、复数绝缘陶瓷片、可挠曲电路板的电接触段、起振模块及第二衬垫固定于该固定 座的第一侧面和固定装置之间。
10.如权利要求8或9所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该固定装置进 一步包括一限位件，该限位件夹固于该副固定柱上，且较该第二衬垫靠近该副固定柱的第 二端部处。
11.如权利要求8或9所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该共振件的主固定柱上形成有螺纹；该固定装置的锁固件内形成有一具有螺纹的螺合通道，该螺合通道与穿出该副固定柱 第一端部上开口的主固定柱螺合固定。
12.如权利要求10所述的压电陶瓷振动式料位检测头，其特征在于，该共振件的主固定柱上形成有螺纹；该固定装置的锁固件内形成有一具有螺纹的螺合通道，该螺合通道与穿出该副固定柱 第一端部上开口的主固定柱螺合固定。
专利摘要本实用新型是一种压电陶瓷振动式料位检测头，包括一共振件、一起振模块、一振动感知模块、一可挠曲电路板及一固定装置，其中该起振模块和该振动感知模块由该固定装置固定于该共振件上，而该可挠曲电路板则以其上复数电接触段交错地设置于该起振模块及振动感知模块之间而与电路连接，又该可挠曲电路板上一延伸段则连接其中一电接触段，且该延伸段的自由端延伸远离本检测头以与一控制电路板电连接；如此一来，可藉由挠曲或加长该可挠曲电路板，使该控制电路板远离检测头，避免检测头所处环境影响该控制电路板而产生检测误差。
文档编号G01F23/22GK201740564SQ201020260310
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者彭明辉, 王世莹, 郑兆凯, 陈建立 申请人:上海凡宜科技电子有限公司;桓达科技股份有限公司