一种小型IEPE加速度传感器的制作方法

本实用新型涉及加速度传感器技术领域，尤其是指一种小型IEPE加速度传感器。

背景技术：

加速度传感器是将加速度、振动、冲击等物理现象所产生的压力转变成便于测量的电信号的测试仪器。压电加速度传感器是以压电材料为转换元件，输出与加速度成正比的电荷或电压装置。

现有技术中，小型化IEPE加速度传感器所能达到的技术要求为：扫频范围基本在0.5Hz-10Khz，重量为3.5-8.5g，工作温度普遍在-40至+120℃，相位角基本没有要求。国内IEPE加速度传感器尚未在重量、尺寸、频率响应、灵敏度输出、工作温度、相位角等性能方面实现更进一步的技术突破，以利于该类传感器产品在模态分析、环境应力筛选、机械振动、产品响应测试、狭小空间的通用振动、碰撞等测试应用的拓展。

然而，随着模态分析的逐步发展以及小尺寸物体或狭小空间振动测试的需求日益凸显，对于尺寸小、质量轻的高性能压电加速度传感器的使用要求也越来越高，有鉴于此，本实用新型研发出一种具备宽频响、高灵敏度特性的小型IEPE加速度传感器，本案由此产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种小型IEPE加速度传感器，其具有结构紧凑，质量轻，宽频响应，高灵敏度输出，优越相位角以及耐温范围宽等优点。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案为：

一种小型IEPE加速度传感器，包括底座、压电组件、外壳、电路板和连接器；底座具有中心轴，外壳安装在底座上形成密闭安装腔，底座的中心轴位于密闭安装腔中，压电组件安装在底座的中心轴上；电路板安装在外壳的支架上，电路板输入端通过引线与压电组件连接，电路板输出端与连接器连接，连接器安装在外壳上。

进一步，压电组件包括压电元件和质量块，压电元件套接安装在底座的中心轴上，质量块套接安装在压电元件上，质量块通过引线与电路板连接，压电元件和质量块沿底座的中心轴的径向方向依次设置。

进一步，压电元件通过胶粘方式安装在底座的中心轴上，质量块通过胶粘方式安装在压电元件上。

进一步，压电元件为压电陶瓷。

进一步，压电组件包括压电元件、质量块和螺母；压电元件、质量块和螺母沿轴向方向依次层叠安装在底座的中心轴上；其中，压电元件由多片压电陶瓷组成，多片压电陶瓷层叠套接在底座的中心轴上，压电陶瓷之间设置电极，电极通过引线与电路板连接。

采用上述方案后，本实用新型压电组件安装在底座的中心轴上，电路板安装在外壳的支架上，电路板输入端通过引线与压电组件连接，电路板输出端与连接器连接，连接器安装在外壳上，形成顶出线方式。

因此，本实用新型解决IEPE加速度传感器在小型化、轻质量与性能相冲突的设计难点，具有结构紧凑，质量轻，宽频响应，优越相位角，输出灵敏度高以及耐温范围宽的优点。有效地解决小型化IEPE加速度传感器产品性能不足（频响范围窄、尺寸较大、质量太重等）问题。经测试，本实用新型的具体性能：尺寸为φ9x22.4mm，重量小于3.5克，频率响应可达0.2Hz-20KHz 、相位角为±5°（2-6000Hz）、输出灵敏度可达到100mV/g、工作温度范围可达-55℃至+125℃。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二的结构示意图。

标号说明

底座1 中心轴11

压电组件2 压电元件21

质量块22 螺母23

外壳3 电路板4

连接器5 密闭安装腔6。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细描述。

请参阅图1所述，本实用新型揭示的一种小型IEPE加速度传感器实施例一，包括底座1、压电组件2、外壳3、电路板4和连接器5。

底座1具有中心轴11，外壳3安装在底座1上形成密闭安装腔6，底座1的中心轴11位于密闭安装腔6中，压电组件2安装在底座1的中心轴11上。电路板4安装在外壳3的支架上，电路板4输入端通过引线与压电组件2连接，电路板4输出端与连接器5连接，连接器5安装在外壳3上。

本实施例中，压电组件2包括压电元件21和质量块22，压电元件21套接安装在底座1的中心轴11上，压电元件21通过胶粘方式安装在底座1的中心轴11上，质量块22套接安装在压电元件21上，质量块22通过胶粘方式安装在压电元件21上，质量块22通过引线与电路板4连接，压电元件21和质量块22沿底座1的中心轴11的径向方向依次设置。压电元件21为压电陶瓷。

在装配所述传感器时，一，压电陶瓷（压电元件21）与质量块22以胶粘方式固定在一起，而后，同样以胶粘方式，将压电陶瓷及质量块22固定于底座1的中心轴11上，形成压电组件2。

二，从质量块22上引出电极线，以便后续焊接到电路板4上。

三，将电极线穿过外壳3的穿线孔，而后用焊接的方式将外壳3和底座1连接在一起。

四，将压电组件2上穿过外壳3的信号输出线焊接到电路板4上相应的位置，并用胶固定电路板4到外壳3的支架上。

五，从电路板4上相应的位置引出输出线，焊接到连接器5上。

六，将连接器5与前述装配完成的外壳3焊接一体。

如图2所示，本实用新型揭示的一种小型IEPE加速度传感器实施例二，与实施例一的不同在于：本实施例中，压电组件2包括压电元件21、质量块22和螺母23；压电元件21、质量块22和螺母23沿轴向方向依次层叠安装在底座1的中心轴11上；其中，压电元件21由多片压电陶瓷组成，多片压电陶瓷层叠套接在底座1的中心轴11上，压电陶瓷之间设置电极，电极通过引线与电路板4连接。

在装配所述传感器时，一，将压电陶瓷（压电元件21）、电极以及质量块22依次层叠安装在底座1的中心轴11上，而后将螺母23锁在底座11的中心轴11上。其中多片的压电陶瓷和电极相互交叠放置。

二，从电极和螺母23上引出电极线，以便后续焊接电路板4，压电元件21、质量块22和螺母23形成压电组件2。

三，将电极线穿过外壳3的穿线孔，而后用焊接的方式将外壳3和底座1连接在一起。

四，将压电组件2上穿过外壳3的信号输出线焊接到电路板4上相应的位置，并用胶固定电路板4到外壳3的支架上。

五，从电路板4上相应的位置引出输出线，焊接到连接器5上。

六，将连接器5与前述装配完成的外壳3焊接一体。

本实用新型压电组件2安装在底座1的中心轴11上，电路板4安装在外壳3的支架上，电路板4输入端通过引线与压电组件2连接，电路板4输出端与连接器5连接，连接器5安装在外壳3上，形成顶出线方式。

因此，本实用新型解决IEPE加速度传感器在小型化、轻质量与性能相冲突的设计难点，具有结构紧凑，质量轻，宽频响应，优越相位角，输出灵敏度高以及耐温范围宽的优点。有效地解决小型化IEPE加速度传感器产品性能不足（频响范围窄、尺寸较大、质量太重等）问题。经测试，本实用新型的具体性能：尺寸为φ9x22.4mm，重量小于3.5克，频率响应可达0.2Hz-20KHz 、相位角为±5°（2-6000Hz）、输出灵敏度可达到100mV/g、工作温度范围可达-55℃至+125℃。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。