用于频率测试的传感装置的制作方法

1.本技术涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于频率测试的传感装置。


背景技术：

2.相关技术中，消费类电子市场对产品的高集成化、轻薄化提出了更高的要求，同时移动智能终端以及个人pc等电子产品的轻薄化、小型化与紧凑化的趋势对工业加工的复杂程度要求也相应提高。目前传感器单独安装在pcb板上面，没有实现集成化，需要安装较多的元器件才能实现所需的功能，整个装置时，需要较大的安装空间及较繁琐的组装工序。


技术实现要素：

3.为克服现有技术中存在的问题，本技术提供一种用于频率测试的传感装置，该种用于频率测试的传感装置，将换能器、模拟线路、mcu等元器件直接集成在同一pcb板上，安装方便，能够满足高集成特性，可缩小安装空间，使得产品更加的小型化和轻薄化。
4.本技术第一方面提供一种用于频率测试的传感装置，包括：pcb板，设置在所述pcb板上的模拟线路以及换能器；所述pcb板设有焊接位置，所述换能器通过smt的方式设置在所述焊接位置上，所述换能器与所述模拟线路电连接，所述pcb板的背面上设有背胶，通过所述背胶将所述pcb板粘附在被测物一侧；pcb板上还设有mcu，所述mcu与所述模拟线路电连接并对所述换能器传输的信号进行处理。
5.优选地，包括其测试方法为：s1，换能器接收到指定动作后，产生一个电压、电流或电荷的模拟信号；s2，信号处理模块采集到换能器的模拟信号；s3，将模拟信号通过adc转换成数字信号；s4，数字信号传输到mcu上，经过数字控制系统分析，得出被测物体的频率；s5，根据被测物体的频率，识别出被测物体的材质。
6.优选地，在s4中，数字控制系统分析，在系统中预存识别特征峰的数值，将检测到被测物体的特征峰与系统中的识别特征峰的数值进行对比分析，根据被测物体的频率识别出被测物体的材质。
7.优选地，在s2中，采集到换能器上的模拟信号后，进行滤波放大阻抗转换。
8.优选地，在s1中，撞击被测物体，被测物体发生振动后产生频率，该频率传输至所述换能器上，换能器接收到该频率后，开始工作，产生一个电压、电流或电荷的模拟信号。
9.优选地，所述换能器上设有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片外侧分别设有设在同一侧面上的正电极和负电极，所述正电极和所述负电极上分别设有第一焊盘和第二焊盘。
10.优选地，所述换能器连接模拟线路，所述模拟线路上设有第一放大器、第一电容、第一电阻以及adc转换器，通过运放进行阻抗转换，信号放大后，再经过adc得到数字信号，信号的放大通过调节第一电容的容值和第一电阻的阻值来进行调整。
11.优选地，在信号经过放大前或者放大后设置滤波线路进行不必要的噪声去除；经
过滤波后的信号通过二级放大线路进行信号的再放大，放大增益通过第二电阻与第三电阻的比例值来进行调节控制，增益后的模拟信号经过adc转换器得到数字信号。
12.优选地，所述二级放大线路上设有第二放大器、所述第二电阻、所述第三电阻，所述第一放大器与所述第二放大器连接，所述第二放大器与所述adc转换器连接。
13.优选地，所述背胶的厚度大于0.05毫米，所述背胶为硬胶。
14.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：该种用于频率测试的传感装置，将换能器、模拟线路、mcu等元器件直接集成在同一pcb上，安装方便，能够满足高集成特性，可缩小安装空间，使得产品更加的小型化和轻薄化。
15.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
16.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
17.图1是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的换能器的结构示意图；图2是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的换能器的另一结构示意图；图3是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的测试方法的流程示意图；图4是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的模拟线路的电路原理图；图5是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的模拟线路的另一电路原理图；图6是本技术实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将参照附图更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
19.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
20.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以
被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
21.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
22.图1是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的换能器的结构示意图；图2是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的换能器的另一结构示意图。
23.参见图1和图2，一种用于频率测试的传感装置，包括：pcb板，设置在pcb板上的模拟线路以及换能器；pcb板设有焊接位置，换能器通过smt的方式设置在焊接位置上，换能器与模拟线路电连接，pcb板的背面上设有背胶，通过背胶将pcb板粘附在被测物一侧；pcb板上还设有mcu，mcu与模拟线路电连接并对换能器传输的信号进行处理。该用于频率测试的传感装置，将换能器以及mcu均集成在pcb板上，实现模组集成化、小型号，同时换能器通过smt的方式设置在焊接位置上，安装方便，同时节省安装空间，利于小型化的设计。另外，mcu、模拟线路、换能器均集成在pcb板，直接粘贴该pcb板在被测物体附近或者周围就可以直接使用，使得该用于频率测试的传感装置实现了模组化、集成化、易于安装，解决了现有技术中的痛点和难点。该种用于频率测试的传感装置主要用于物体频率检测测试，如击打测试或者震动测试等一些列产生物体震动频率的测试结构装置。
24.图3是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的测试方法的流程示意图。
25.参见图3，一种用于频率测试的传感装置，包括其测试方法为：s1，换能器接收到指定动作后，产生一个电压、电流或电荷的模拟信号。
26.s2，信号处理模块采集到换能器的模拟信号。
27.s3，将模拟信号通过adc转换成数字信号。
28.s4，数字信号传输到mcu上，经过数字控制系统分析，得出被测物体的频率。
29.s5，根据被测物体的频率，识别出撞击物体的材质。
30.在s4中，数字控制系统分析，在系统中预存识别特征峰的数值，将检测到被测物体的特征峰与系统中的识别特征峰的数值进行对比分析，根据被测物体的频率识别出撞击物体的材质。
31.在s2中，采集到换能器上的模拟信号后，进行滤波放大阻抗转换。
32.在s1中，撞击被测物体，被测物体发生振动后产生频率，该频率传输至所述换能器上，换能器接收到该频率后，开始工作，产生一个电压、电流或电荷的模拟信号。
33.在超声波换能器产生超声波信号时，利用通过施加具有反向脉冲或交流波形的电信号，使压电陶瓷发生振动的压电效应。此时，脉冲波或者交流波形的频率优先设置为能够使压电陶瓷发生共振的固有频率。当超声波换能器接收具有固有频率的声波信号时，超声波换能器与所接收的声波信号产生共振从而振动。将这种振动转换为电信号并检测该电信号的现象被称为逆压电效应。该种用于频率测试的传感装置的换能器为超声波换能器，利用逆压电效应原理进行工作。被测物体受到撞击时，被测物体会发生振动从而产生振动频率，该种振动频率的声波信号被超声波换能器接收，超声波换能器与所接收的声波信号产生共振从而振动，这种振动转换为电信号，输出模拟信号。该种模拟信号进行滤波放大阻抗转换，将模拟信号进行滤波，将噪声去掉，提取有用的信号。滤波后的信号通过adc转换成数
字信号。转换后的数字信号传输到mcu上进行信号处理，在mcu上设置数字控制系统，对数字信号进行分析，并得出该被测物体的频率，从而判别出撞击该种被测物体的物体的材质。其中，在mcu上预存识别特征峰的数值，将检测到被测物体的特征峰与系统中的识别特征峰的数值进行对比分析，根据被测物体的频率识别出撞击物体的材质。
34.参见图1和图2，一些实施例中，换能器上设有压电陶瓷片1，压电陶瓷片1外侧分别设有设在同一侧面上的正电极2和负电极3，正电极2和负电极3上分别设有第一焊盘5和第二焊盘4。第一焊盘5和第二焊盘4将换能器直接焊接在pcb板上。该压电陶瓷片1的表面上还印刷了绿油进行保护，同时通过编带进行包装。
35.该换能器，当电压作用于压电陶瓷片时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。当振动压电陶瓷片时，则会产生一个电荷。当给压电陶瓷片施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。该超声波信号通过模拟线路转换为模拟信号，该模拟信号经过滤波后进行放大处理，或者经过放大后再进行滤波处理，处理后的模拟信号经过模数转换器adc，进行转换成数字信号，该数字信号经过mcu的处理分析，识别出该数字信号的频率，在跟预存在mcu上的识别特征峰比对得出结果。
36.图4是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的模拟线路的电路原理图；图5是本技术实施例示出的一种用于频率测试的传感装置的模拟线路的另一电路原理图。
37.参见图4，一些实施例中，换能器连接模拟线路，模拟线路上设有第一放大器、第一电容、第一电阻以及adc转换器，通过运放进行阻抗转换，信号放大后，再经过adc得到数字信号，信号的放大通过调节第一电容的容值和第一电阻的阻值来进行调整。信号在起振、滤波和分频时为模拟信号，模拟信号路径较短，可以很快地被adc转换器变为数字信号，相对于现有方法抗干扰性能极强。
38.参见图5，一些实施例中，在信号经过放大前或者放大后设置滤波线路，对信号进行不必要的噪声去除，提高信噪比，提高识别的正确率。经过滤波后的信号通过二级放大线路进行信号的再放大，放大增益通过第二电阻与第三电阻的比例值来进行调节控制，增益后的模拟信号经过adc转换器得到数字信号。二级放大线路上设有第二放大器、第二电阻、第三电阻，第一放大器与第二放大器连接，实现信号的二级放大，第二放大器与adc转换器连接。换能器发出的信号通过运放进行阻抗转换，信号放大后，在经过高精度模数转换器adc转换器得到数字信号，信号的放大可通过调节第一电容的容值和第一电阻的阻值来进行调整。在信号经过放大前或者放大后还可以增加滤波线路进行不必要的噪声去除；在经过滤波后可通过二级放大线路，进行信号的再放大，放大增益可通过第二电阻与第三电阻的比例值来进行调节控制，增益后的模拟信号经过高精度模数转换器adc转换器得到数字信号，由mcu进行智能算法处理其不同物质产生的特征频率信号，对物质产生不同频率进行测定。
39.在信号经过放大前或者放大后设置滤波线路进行不必要的噪声去除，提高信噪比。通常采用高通滤波电路或者低通滤波电路。一些实施例中，低通滤波电路中设置低通滤波器，低通滤波器实现带通的功能，同时减少能量的损耗，抑制高频谐波分量与系统噪声。同时，提高信噪比，一些实施例中，识别相应的噪音频谱，如周期性噪声、脉冲噪声等等，通过算法上转换相减消除，识别提取出有用信号。
40.使用背胶将pcb板粘贴在被测物附近或者周围即可直接使用该用于频率测试的传感装置，不需要进行重新的安装或者调试，便于使用者的使用，同时适用的范围更广，不要专业的人员进行调试后才能使用，普通大众购买产品后可以直接使用。背胶的厚度大于0.05毫米，背胶为硬胶，一些实施例中，该种硬胶的硬度>80d。
41.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。
42.图6是本技术实施例示出的电子设备的结构示意图。
43.参见图6，电子设备1000包括存储器1010和处理器1020。
44.处理器1020可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (digital signal processor，dsp)、专用集成电路 (application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列 (field
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programmable gate array，fpga) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
45.存储器1010可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器（rom），和永久存储装置。其中，rom可以存储处理器1020或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置（例如磁或光盘、闪存）作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备（例如软盘、光驱）。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器1010可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片（dram，sram，sdram，闪存，可编程只读存储器），磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器1010可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片（cd）、只读数字多功能光盘（例如dvd
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rom，双层dvd
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rom）、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡（例如sd卡、min sd卡、micro
‑
sd卡等等）、磁性软盘等等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
46.存储器1010上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器1020处理时，可以使处理器1020执行上文述及的方法中的部分或全部。
47.上文中已经参考附图详细描述了本技术的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。 另外，可以理解，本技术实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减， 本技术实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。此外，根据本技术的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本技术的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
48.或者，本技术还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质（或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质），其上存储有可执行代码（或计算机程序、或计算机指令代码），
当所述可执行代码（或计算机程序、或计算机指令代码）被电子设备（或电子设备、服务器等）的处理器执行时，使所述处理器执行根据本技术的上述方法的各个步骤的部分或全部。
49.本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
50.附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
51.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。