一种测距用超声波传感器的制作方法

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种测距用超声波传感器。

背景技术：

超声波传感器是利用超声波技术研制而成的传感器。与雷达、激光、CCD等测距技术相比，超声波测距具有纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，不受光线、电磁干扰，覆盖面积大等优点。但是，由于自身结构的原因，国内现有的测距用超声波传感器还存在探测距离短(一般不超过15米)，受外界环境因素(例如粉尘、雨雾)影响大等缺点，从而限制了超声波传感器在测距领域得到更广泛的应用。

技术实现要素：

本发明提供了一种测距用超声波传感器，克服了同类超声波传感器存在的探测距离短，受外界环境因素影响大等缺点，具有探测距离远(最大可达到50米)，声波利用率高，抗干扰能力强，测量精度高，使用寿命长，便于维护等优点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种测距用超声波传感器，包括喇叭形辐射仓、压电陶瓷圆环、锥形收波器和接线端子仓；所述锥形收波器通过喇叭形辐射仓顶部的卡槽固定在喇叭形辐射仓内，锥形收波器为空心结构，其内部填充吸声材料；锥形收波器的外侧设压电陶瓷圆环，压电陶瓷圆环的底部延伸到喇叭形辐射仓的中下部；喇叭形辐射仓的顶部设接线端子仓，两者的连接面之间设有起阻尼作用的软性垫片；接线端子仓内设接线端子板，压电陶瓷圆环的正、负极分别连接接线端子并通过电缆连接外部交流电源。

所述喇叭形辐射仓顶部尺寸与接线端子仓的底板尺寸相配合，顶部中心位置设卡槽；喇叭形辐射仓的下部由依次连接的锥段筒体和直段筒体组成，压电陶瓷圆环的底部延伸到直段筒体的上部。

所述锥形收波器的上部为台阶结构，下部为锥形结构；台阶结构的外表面具有上、中、下三级台阶面，其中上级台阶面与喇叭形辐射仓的卡槽内表面相配合，中级台阶面与喇叭形辐射仓的内表面相贴合，下级台阶面与压电陶瓷圆环的内表面相贴合。

所述喇叭形辐射仓锥段筒体与压电陶瓷圆环外表面之间的夹角为45°±3°。

所述锥形收波器锥形结构外表面与压电陶瓷圆环内表面之间的夹角为45°±3°。

所述接线端子仓设有密封顶盖，密封顶盖上设有通孔供电缆通过。

所述喇叭形辐射仓顶部卡槽的外侧沿周向设有多个螺栓孔，多个连接螺栓依次穿过接线端子仓底板、接线端子板、软性垫片后固定在螺栓孔中。

所述锥形收波器与压电陶瓷圆环之间通过胶粘接固定。

所述压电陶瓷圆环外表面涂敷有防护膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用锥形收波器及喇叭形辐射仓内、外2个方向相反的圆锥面与压电陶瓷圆环配合，使压电陶瓷圆环内、外侧声波都能够作为有效声波进行辐射，从而使声波的利用率提高了一倍以上；而且向外辐射的超声波方向性强，能量大，探测距离远；

2)喇叭形辐射腔与接线端子仓之间采用软性垫片作为阻尼材料，可以减少压电陶瓷圆环的余震，提高测量精度；

3)锥形收波器内部空间内设置了吸声材料，可降低杂波干扰；

4)压电陶瓷圆环外表面涂敷防护膜，大大延长了超声波发生元件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明所述一种测距用超声波传感器的结构示意图。

图中：1.喇叭形辐射仓 2.压电陶瓷圆环 3.锥形收波器 4.接线端子仓 5.密封顶盖 6.连接螺栓 7.软性垫片 8.吸声材料

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种测距用超声波传感器，包括喇叭形辐射仓1、压电陶瓷圆环2、锥形收波器3和接线端子仓4；所述锥形收波器3通过喇叭形辐射仓1顶部的卡槽固定在喇叭形辐射仓1内，锥形收波器3为空心结构，其内部填充吸声材料8；锥形收波器3的外侧设压电陶瓷圆环2，压电陶瓷圆环2的底部延伸到喇叭形辐射仓1的中下部；喇叭形辐射仓1的顶部设接线端子仓4，两者的连接面之间设有起阻尼作用的软性垫片7；接线端子仓4内设接线端子板，压电陶瓷圆环2的正、负极分别连接接线端子并通过电缆连接外部交流电源。

所述喇叭形辐射仓1顶部尺寸与接线端子仓4的底板尺寸相配合，顶部中心位置设卡槽；喇叭形辐射仓1的下部由依次连接的锥段筒体和直段筒体组成，压电陶瓷圆环2的底部延伸到直段筒体的上部。

所述锥形收波器3的上部为台阶结构，下部为锥形结构；台阶结构的外表面具有上、中、下三级台阶面，其中上级台阶面与喇叭形辐射仓1的卡槽内表面相配合，中级台阶面与喇叭形辐射仓1的内表面相贴合，下级台阶面与压电陶瓷圆环2的内表面相贴合。

所述喇叭形辐射仓1锥段筒体与压电陶瓷圆环2外表面之间的夹角为45°±3°。

所述锥形收波器3锥形结构外表面与压电陶瓷圆环2内表面之间的夹角为45°±3°。

所述接线端子仓4设有密封顶盖5，密封顶盖5上设有通孔供电缆通过。

所述喇叭形辐射仓1顶部卡槽的外侧沿周向设有多个螺栓孔，多个连接螺栓6依次穿过接线端子仓4底板、接线端子板、软性垫片7后固定在螺栓孔中。

所述锥形收波器3与压电陶瓷圆环2之间通过胶粘接固定。

所述压电陶瓷圆环2外表面涂敷有防护膜。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，喇叭形辐射仓1、锥形收波器3、接线端子仓4及密封顶盖5均采用304不锈钢材质制作。压电陶瓷圆环2与锥形收波器3通过环氧树脂胶粘接在一起，锥形收波器3的内部采用海绵填充，软性垫片7采用三元乙丙橡胶垫片。

通过电缆向压电陶瓷圆环2通入交流电后，通过压电陶瓷圆环2的内侧面和外侧面发射超声波，其中压电陶瓷圆环2外侧面发射的超声波传播到喇叭形辐射腔1的内侧面后转变方向然后沿传感器轴线方向向外辐射；压电陶瓷圆环2内侧面发射的超声波传播到锥形收波器3的外侧面后转变方向，然后也沿传感器轴线方向向外辐射。辐射波能够覆盖喇叭形辐射仓1的最大截面，从而使超声波的利用率大大提高。且汇聚后向外辐射的超声波方向性强，能量大，探测距离远，最大探测距离可达到50米，远远高于国内同类产品的可探测距离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。