一种高灵敏度超声波传感器的制作方法

本实用新型涉及一种超声波传感器，具体涉及一种具有更高灵敏度的超声波传感器，属于距离测量及信号装置领域。

背景技术：

目前，常规的超声波传感器构造如图1和2所示，超声波传感器2包括壳体21，壳体21内底部设置有压电陶瓷片22，壳体内有填充物25，压电陶瓷片22通过电线23和连接器24相连，连接器24还通过电线23与壳体21连接，当对超声波传感器2的连接器24提供驱动信号时，信号由电线23传递至压电陶瓷片22，此时通过压电陶瓷片22的逆压电效应将电信号转换为振动，驱动壳体21进行振动即产生声波，当声波在空气或其他介质中传播遇到障碍物反射到超声波传感器时，又会通过压电陶瓷片22的压电效应将振动转换为电信号，再通过电线23和连接器24将电信号传递至接收处理电路。

由此可知，压电陶瓷片22作为核心元件，其电声相互转换效率将会直接影响到作为发射器件是所输出声波压力值，以及作为接收器件时所输出的电压值。

提高超声波传感器转换效率的方案通常是增大压电陶瓷片22的面积，但是现有的超声波传感器均采用单层压电陶瓷片22，受器件尺寸的限制，压电陶瓷片22的尺寸也无法进一步增加，因此需要一种新的方法来实现压电陶瓷片转换效率的提高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种超声波传感器，用于提高超声波传感器的驱动效率，提高灵敏度。

本实用新型是这样实现的：

一种高灵敏度超声波传感器，包括壳体，位于壳体内底部的压电陶瓷组合体，电线、连接器及位于壳体内的填充物，其特征在于：所述压电陶瓷组合体由至少两层压电陶瓷片堆叠在一起组成。

本实用新型就是通过这种堆叠在一起的压电陶瓷片，以此提高压电陶瓷片的驱动效率，使超声波传感器壳体11底部的振动位移更大，进而使得声波压力值提高；同时当其在接收状态时，因为堆叠方式的压电陶瓷组合体12的电极面积相对于单层压电陶瓷片22至少增加了一倍，其输出电压值也会提高。

更进一步的方案是：

所述的压电陶瓷片数量为2个、3个或者4个。数量太多，则存在堆叠困难，效率降低的问题。

更进一步的方案是：

所述压电陶瓷组合体是由形状相同或不同的压电陶瓷片组成，压电陶瓷片的形状可以为圆形、方形、环形或者其他形状。当采用相同形状的压电陶瓷片堆叠时，效果比不同形状的压电陶瓷片堆叠更佳。

本实用新型的优点是：在超声传感器壳体11底部设置的压电陶瓷组合体12为双层或者多层的堆叠结构，以此来提高电-声、声-电转换效率，用于提升超声波传感器在发射时的输出声压值和接收的输出电压值，使超声波传感器在作为距离测量时可以获得更远的测试距离。而且，本实用新型可以在不提高超声波传感器大小尺寸的前提下，有效提高其灵敏度。

附图说明

为了更清楚地描述本实用新型所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

附图主要表现压电陶瓷片的结构，因此仅绘制了超声波传感器的壳体和压电陶瓷片，连接器、电线、填充物等其他材料未进行绘制。

图1以往的超声波传感器壳体与压电陶瓷片立体图

图2以往的超声波传感器剖面图

图3本实用新型实施例超声波传感器壳体与压电陶瓷片立体图

图4为本实用新型第二实施例的超声波传感器壳体与压电陶瓷片立体图

图5为本实用新型第三实施例的超声波传感器壳体与压电陶瓷片立体图

图6本实用新型超声波传感器的声压级-频率响应图

图7以往超声波传感器的声压级-频率响应图

其中：

1、2超声波传感器

11、21超声波传感器壳体

12、32、42双层或多层压电陶瓷片组合体

12a、12b、32a、32b、42a、42b、42x、22单层压电陶瓷片

23电线

24连接器

25填充物

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员对本实用新型的进一步理解，并清楚地认识本申请所记载的技术方案，完整、充分地公开本实用新型的相关技术内容，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述，显而易见地，所描述的具体实施方式仅仅以列举方式给出了本实用新型的一部分实施例，用于帮助理解本实用新型及其核心思想。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，或在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，即使对各个部分的连接关系或结构进行了改变，以及根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本实用新型实施例基于同一构思，具体内容可参见本实用新型法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本实用新型的基础技术方案如下：

本实用新型提供一种超声波传感器，包括壳体、压电陶瓷片、电线、连接器和其他填充物组成，其特征是在超声传感器壳体底部一个双层(12a&12b)或者多层(42a、42b…42x)的压电陶瓷组合体12，提高器件的电-声、声-电转换效率。

本实用新型的具体实现方式如下：

实施例一：

图3是实用新型第一实施例的超声波传感器立体图，为了方便观察而隐藏了连接器、电线和填充物，仅绘制了壳体与压电陶瓷，在本实施例的超声波传感器1中，壳体11底部设置的压电陶瓷片12由两片压电陶瓷12a和12b堆叠而成。

压电陶瓷堆叠，可以采用粘接的方式堆叠一起，也可以采用烧结的方式堆叠在一起。

本发明的特征在于，壳体11底部设置的压电陶瓷为双层的堆叠结构。采用该结构的原因如下：

图6体现本实用新型超声波传感器的声压级-频率相应状况，图7体现以往超声波传感器的声压级-频率相应状况。两组数据对比可以看到，使用双层堆叠结构压电陶瓷组合体的超声波传感器，在其谐振频率下输出的最大声压级为111.8db；对于采用单层压电陶瓷的以往超声波传感器，在其谐振频率下输出的最大声压级为108.5db；两者在谐振频率下的最大声压级相差3.3db，换算为声压则相差2.46pa，声压提升了46.2％。可见通过采用双层堆叠的压电陶瓷结构提升了电-声转换效率，能够明显提高超声波传感器输出的声波压力值。

实施例二：

本实施例与实施例一的结构基本相同，区别在于压电陶瓷的形状为矩形，如图4所示。

实施例三：

本实施例与实施例一的结构基本相同，区别在于压电陶瓷为超过2层的多层堆叠结构，如图5所示。

以上对本实用新型实施例所提供应用于超声波传感器的双层或多层压电陶瓷进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。