倾角传感器的制作方法

本发明属于传感器领域，尤其涉及一种倾角传感器。

背景技术：

倾角传感器是用于测量倾斜角度的一种测量器件，通常包括一个壳体，在壳体内部具有一腔体，同时腔体内注入一定的电解液；然后穿过壳体后向液体内插入几根电极，当壳体内的液体发生倾斜时，各个电极上的电信号将发生变化，进而，通过测得电信号的变化，即可获知此时的倾斜角度。

然而，现有的倾角传感器，其壳体部分通常采用的是玻璃材质，主要原因是由于壳体在加工过程中需要进行封口操作，因此采用玻璃制成的壳体才便于进行封口操作。但是，由于壳体采用玻璃材质制成，因而存在如下问题：

A、玻璃材质壳体的可加工性能差；

B、壳体表面性能差，进而影响传感器的精度；

C、壳体机械强度差，易碎，影响其可靠性。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：因将倾角传感器的壳体采用玻璃材质制成时所存在的上述问题；并提供一种采用陶瓷材料壳体的倾角传感器以解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：倾角传感器，包括电极和具有腔体结构的壳体，在腔体内注入有电解液，在壳体上设置有贯穿壳体的电极孔，所述电极插入到所述电极孔内，并且电极的一端深入到腔体内，电极的另一端位于壳体外，所述壳体的材料为陶瓷材料。

进一步的是：还包括封口用的玻璃管，并且在壳体上还设置有贯穿壳体的封口孔，所述玻璃管插入到所述封口孔内，并且玻璃管的外壁面与封口孔密封配合。

进一步的是：所述壳体包括槽体部和盖体部，并且所述盖体部和槽体部相互配合后形成腔体；所述电极孔设置在所述盖体部和/或槽体部上；所述封口孔设置在所述盖体部和/或槽体部上。

进一步的是：还包括电极套，所述电极套套在电极上，并且电极套和电极之间通过粘接剂固化连接，所述电极套插入到所述电极孔内，并且电极套与电极孔之间通过粘接剂固化连接。

进一步的是：所述粘接剂为陶瓷金属胶。

进一步的是：所述电极孔为台阶孔结构，其包括一大孔径段和一小孔径段；所述电极套插入到所述大孔径段内，并且所述电极套的一端抵靠在大孔径段与小孔径段之间的台阶面上。

进一步的是：所述电极包括电芯和在电芯的外周设置的第一涂层，所述第一涂层的材料为一种金属或者该种金属的氧化物；其中所述金属为金或者银或者铂或者铑或者钯或者铯。

进一步的是：在电芯与第一涂层之间还设置有第二涂层，所述第二涂层的材料为镍或者钴或者镍钴合金。

进一步的是：在第一涂层和第二涂层之间还设置有第三涂层，所述第三涂层的材料为金或者铂。

进一步的是：所述第一涂层通过电镀、化学镀、蒸镀或者离子溅射方式形成；当设置有第二涂层时，所述第二涂层通过电镀、化学镀、蒸镀或者离子溅射方式形成；当设置有第三涂层时，所述第三涂层通过电镀、化学镀、蒸镀或者离子溅射方式形成。

本发明的有益效果是：通过采用陶瓷材料制成的壳体，因陶瓷材料的壳体本身强度较高，而且可以使用压注成型，使得倾角传感器的设计与加工更加便利。另外，陶瓷材料的壳体，其表面性能以及可加工性大大优于玻璃材料的壳体，因而可以制造出性能更优越、可靠性更高、并结构可以更加多样性、应用更加宽泛的倾角传感器。

另外，本发明还可通过设置电极套，同时通过粘接剂进行对电极以及电极套的粘接固化连接，以代替传统方式下直接将电极烧结于壳体结构上的安装方式，其优点是可使电极的安装更加方便，同时电极套还可起到一定的缓冲过度作用，可避免电极的热膨胀时对壳体的直接作用。而且，由于无须采用直接将电极烧结于壳体结构上的安装方式，因此避免了对电极造成氧化，进而可减少相应的去氧化操作；而且由于无须进行烧结安装，因此电极可先进行表面涂层加工后再进行安装，壳体也可先进行表面处理加工后再进行电极安装。另外，电极还通过在电芯材料的外周上设置有特定材料的涂层材料，这样可增强电极的抗氧化能力，使其在长时间使用后不易被锈蚀或者钝化；而且通过采用电镀、化学镀等方式形成的涂层，可使得电极表面粗糙度大大降低，进而可使电极受电解液表面张力的影响更小，并使电极表现出“憎水性”的特性，这样，在传感器发生倾斜时，电极上的电解液将快速脱离，因而电解液不易附着在电极上，进而可提高电极的灵敏度。另外，通过设置涂层，还可降低电极的Q值；还可通过控制相应涂层的厚度来改变电极的阻抗。

附图说明

图1为本发明所述的倾角传感器的一种具体实施例的示意图；

图2、图3为图1中局部区域A处的两种不同结构的放大示意图；

图4为图3中电极孔的结构示意图；

图5为电极的纵截面示意图；

图6为电极的横截面示意图；

图7和图8为两种电极孔或者封口孔设置在不同位置的实施例的示意图；

图中标记为：电极1、电芯11、第一涂层12、第二涂层13、第三涂层14、腔体2、壳体3、槽体部31、盖体部32、封口孔33、电极孔4、电极套5、粘接剂6、大孔径段7、小孔径段8、电解液9、玻璃管10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图8中所示，本发明所述的倾角传感器，包括电极1和具有腔体2结构的壳体3，在腔体2内注入有电解液9，在壳体3上设置有贯穿壳体3的电极孔4，所述电极1插入到所述电极孔4内，并且电极1的一端深入到腔体2内，电极的另一端位于壳体3外，所述壳体3的材料为陶瓷材料。

本发明中，通过采用陶瓷材料的壳体3代替常规的玻璃材质，因此解决了采用玻璃材质的壳体时所存在的问题。另外，由于采用陶瓷材料后，其壳体在后期的封口操作非常不便，为此，本发明在上述基础上还设置有封口用的玻璃管10，并且在壳体3上还设置有贯穿壳体3的封口孔33，所述玻璃管10插入到所述封口孔33内，并且玻璃管10的外壁面与封口孔33密封配合。这样，在对壳体3进行封口操作时，可利用玻璃管10进行封口操作，这样使得封口操作可完全采用与玻璃材质的壳体的封口方式相同的处理即可，因此解决了采用陶瓷材料的壳体3不方便封口的问题。更具体的，本发明中对于封口孔33的设置位置，并没有限制，理论上，可以设置在壳体3上的任一位置处。例如，在附图7和附图8中，分别对应于封口孔33设置在盖体部32和槽体部31上。另外，对于玻璃管10与封口孔33的密封配合，可通过相应的粘接剂进行粘接配合，例如可通过陶瓷金属胶进行粘接配合。

当然，由于本发明中的壳体3采用陶瓷材料制成，因此，其相对于玻璃材质而言，可加工性更强，如可采用压注成型方式进行生产；而且更具体的，壳体3还可由槽体部31和盖体部32两部分组成，如图1中所示，将盖体部32盖在槽体部31上，并且由盖体部32和槽体部31相互配合后形成腔体2，当然为了保证盖体部32和槽体部31之间的密封性，可在二者的接触位置设置相应的粘接剂，如设置陶瓷金属胶进行粘接。另外，在设置有盖体部32和槽体部31时，电极孔4可设置在所述盖体部32和/或槽体部31上；封口孔33也可设置在所述盖体部32和/或槽体部31上；具体例如附图7和附图8中所示。

当然，上述本发明所述的倾角传感器，可通过在腔体2内插入不同数量的电极1，同时将电极按照特定位置的分布，即可获得各种精度要求的传感器，并且也可获得各种单轴倾角传感器或者双轴倾角传感器。

另外，考虑到现有技术中的电极1通常采用的安装方式是在高温下和壳体3直接烧结在一起。这种电极的安装方式存在如下问题：A、电极1表面容易被氧化，导致在后期的涂层加工时带着壳体3一起进行去氧化操作非常麻烦；B、带着电极的壳体进行二次精加工非常不方便；C、带着壳体的电极进行表面涂层加工非常不方便，会增加非常高的成本；D、带着电极的壳体也没法做表面处理加工；E、由于电极与壳体的材料不同，而导致其热膨胀系数不同，容易出现电极热膨胀后对壳体直接产生较大应力作用。

因此，为了解决上述由于电极1直接与壳体3烧结安装所带来的问题，本发明进一步设置有电极套5，所述电极套5套在电极1上，并且电极套5和电极1之间通过粘接剂6固化连接，所述电极套5插入到所述电极孔4内，并且电极套5与电极孔4之间通过粘接剂6固化连接。其中电极1的具体安装过程如下：首先在电极1上的合适位置涂上相应的粘接剂6，然后将电极套5套入电极1上并通过粘接剂6将电极套5粘接于电极1上；之后再在电极套5的表面涂上粘接剂6，然后将电极套5连同电极1一起插入到电极孔4内，待相应的粘接剂6固化粘接后，即完成对电极1的安装过程。

上述通过粘接剂6的固化连接方式进行电极1的安装，可避免采用将电极1直接烧结于壳体3上的安装方式，进而可避免由于烧结过程中造成对电极的氧化作用，同时还可提高电极1的安装效率；而且由于无须进行烧结作业，因此电极1可先进行表面涂层加工后再进行安装，壳体也可先进行表面处理或者二次精加工后再进行电极安装。

另外，上述对电极1安装使用的粘接剂6，是用于将电极套5分别与电极1以及与壳体进行粘接的材料；理论上只要能满足上述粘接效果的粘接剂6均可。由于本发明所述的壳体3采用陶瓷材料，因此粘接剂6可优选为陶瓷金属胶；所谓陶瓷金属胶是指专门用于陶瓷和金属之间粘接的一类粘接剂；这样可提高粘接剂6的粘接效果，确保对电极1的安装牢固。

另外，为了在电极套5插入到电极孔4时，对电极套5的安装位置起到限位的作用，进而确保电极套5的安装位置更加准确，进一步可将所述电极孔4设置为台阶孔结构。如图3和图4中所示，电极孔4包括一大孔径段7和一小孔径段8；所述电极套5插入到所述大孔径段7内，并且所述电极套5的一端抵靠在大孔径段7与小孔径段8之间的台阶面上。这样，在安装时，只需要保证电极套5的一端抵靠到台阶面上即可确保电极套5安装到位，这样即可进一步提高安装效率。

更具体的，在上述设置有阶梯孔结构时，大孔径段7可采用如下两种设置方式：第一种，所述大孔径段7为电极孔4上靠近腔体2的一端；第二种，所述大孔径段7为电极孔4上远离腔体2的一端。其中，上述第二种方式即为附图3和图4中所示的情况。

另外，如图5和图6中所示，所述电极1包括电芯11和在电芯11的外周设置的第一涂层12，所述第一涂层12的材料为一种金属或者该种金属的氧化物；其中所述金属为金或者银或者铂或者铑或者钯或者铯。

由于上述本发明所述的电极1是专门用于倾角传感器的电极1，因在倾角传感器中对电极与电解液9的接触关系要求较高，而且为了提高电极1的灵敏度，要求在传感器发生倾斜时，能快速的检测到相应的信号变化；而为了实现信号的快速检测，则需要电极1表面与电解液9的接触关系随倾斜的发生能快速的发生变化。

传统的用于倾角传感器的电极1均没有设置涂层结构，一般仅由相应的合金材料制成电芯11后就直接使用，因此电极1的表面容易在长时间使用后出现钝化或者锈蚀的情况，而且电极表面的光洁度较差，因而容易附着电解液，最终导致传统电极1的灵敏度较低。

本发明进一步通过在电芯11的基础上设置由特定材料制成的第一涂层12，可增强电极1的抗锈蚀和抗钝化能力，而且进一步通过采用电镀、化学镀、蒸镀或者离子溅射等方式涂覆第一涂层12，可进一步提高电极1的表面光洁度，进而可使电极1受电解液表面张力的影响更小，可提高电极1的灵敏度。另外，还可通过设置涂层降低电极的Q值；同时也可通过控制相应涂层的厚度来改变电极1的阻抗。

另外，在上述基础上还可在电芯11与第一涂层12之间还设置有第二涂层13，所述第二涂层13的材料为镍或者钴或者镍钴合金。上述设置第二涂层13的目的主要有两个，第一是可以修复电芯11表面的缺陷，以提高涂覆第一涂层12时的效果；第二是可以防止在涂覆第一涂层12时对电芯11造成侵蚀。

更具体的，在上述设置有第一涂层12和第二涂层13时，当第一涂层12选用的不是金或者铂材料时，为了进一步提高第一涂层12和第二涂层13的结合效果，可在第一涂层12和第二涂层13之间设置第三涂层14，所述第三涂层14的材料为金或者铂。当然，当上述第一涂层12的材料本身就选用金或者铂时，则可无需设置第三涂层14。

另外，一般情况下电芯11可根据传感器壳体3的材料的不同，选择相应的合金材料，例如，当壳体3为陶瓷材料时，优选用材料牌号为4J32的合金材料；而当壳体3为高硼硅玻璃时，可优选用材料牌号为4J29的合金材料。

当然，上述第一涂层12、第二涂层13以及第三涂层14的涂覆方式均可采用电镀、化学镀、蒸镀或者离子溅射等方式实现，并且通过上述方式涂覆的涂层后，其涂层的表面光洁度较高，而且涂覆相对均匀，可确保电极的灵敏度较高。