一种金属屏蔽引线罩、压电传感器和引线方法与流程

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种金属屏蔽引线罩、压电传感器和引线方法。

背景技术：

近些年，压电式振动传感器，包括电荷输出型或电压输出型，在新型或新研的机载应用领域得到快速的推广应用，常见的机载压电传感器如中心压缩式结构或者环形剪切式，均为单金属外壳焊接封装实现密封和电磁屏蔽。早期的一些美制压电振动传感器产品有双层外壳结构，但仅局限于结构力学作用，未能起到双层屏蔽抗干扰作用。而压电振动传感器，特别是高温或高稳定性压电振动传感器产品，其电荷信号比较微弱，一般在10～20pc/g水平。

传统结构的压电振动传感器，内部压电组件与外壳的装配方式如图1a)和1b)所示，无论有无内置电路板，内部压电组件与外壳的封装均为单独外壳密封屏蔽结构。有内置电路板的，如图1a)所示，引线则由电路板飞线至接插件的悬空结构，所有后续市面上工业级的压电振动传感器产品均以顶端出线为主，减少飞线长度。无内置电路板的，如图1b)所示，压电振动传感器产品，则直接从压电组件飞线至接插件。除了引入飞线悬空长度外，引线的空间固支与路径选择，引入的回路干扰，固支的结构稳定性，甚至会引入振动值激增等故障或干扰。

技术实现要素：

因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种金属屏蔽引线罩、压电传感器和引线方法，以提高压电传感器的电磁干扰能力和引线固支的稳定性。

为了实现上述目的，提供一种金属屏蔽引线罩，能够对压电传感器的外壳内部的压电组件进行封闭，所述金属屏蔽引线罩上设置接线结构，所述压电传感器的压电组件的导线通过所述接线结构进行固定。

优选地，所述接线结构可拆地设置在所述金属屏蔽引线罩上。

优选地，所述接线结构包括主体，所述主体包括安装部和接线部；所述安装主体，能够所与所述金属屏蔽引线罩上的安装结构配合，以将所述接线结构安装在所述金属屏蔽引线罩上；所述接线部，能够固定所述压电传感器的压电组件的导线。

优选地，所述安装部包括设置有中间通孔的突台，所述金属屏蔽引线罩上的安装结构包括所述金属屏蔽引线罩上的安装结构包括第一通孔，所述第一通孔连通所述金属屏蔽引线罩的内部和外部；通过将所述中间通孔突台插入所述第一通孔中，以将所述接线结构安装在所述金属屏蔽引线罩上。

优选地，所述中间通孔的两个孔口中的至少一个设置为倒角结构。

优选地，所述接线部包括无突台平面；所述无突台平面上用于固定所述压电传感器的压电组件的导线；所述中间通孔贯穿所述无突台平面。

优选地，所述接线结构安装在所述金属屏蔽引线罩上时，所述第一通孔的中心线和所述中间通孔的中心线重合。

优选地，所述安装部为陶瓷加工件，所述无突台平面包括金属面。

优选地，所述金属屏蔽引线罩侧壁和顶面之间通过圆角面连接，所述安装座设置在所述圆角面上。

优选地，所述金属屏蔽引线罩为半封闭圆柱铜罩结构。

本发明还提出一种压电传感器，包括外壳，压电组件和底座，所述压电组件与所述底座连接，且位于所述外壳内部，包括上述述的金属屏蔽引线罩，所述金属屏蔽引线罩的底部开口与所述底座连接，以封闭所述压电传感器的压电组件，所述外壳位于所述金属屏蔽引线罩的外侧，所述外壳和所述金属屏蔽引线罩构成双层电磁屏蔽。

优选地，所述金属屏蔽引线罩和所述外壳之间通过减震结构相连接。

优选地，所述外壳包括端盖，金属屏蔽引线罩和所述端盖之间通过减震结构相连接。

优选地，所述压电组件引两路出线分别通过金属屏蔽引线罩引出，其中一路经内置电路飞线至金属屏蔽引线罩接线结构，再由接线结构转接引线接至输出插座；另一路通过压电组件的底座与金属屏蔽引线罩导通，由金属屏蔽引线罩引线接至输出插座。

优选地，所述压电传感器，其特征在于，所述压电组件为环形剪切类压电组件或中心压缩压电组件。

本发明还提出一种上述的压电传感器的引线方法，包括以下步骤：

1)将金属屏蔽引线罩内部压电组件导线通过接线结构引出，同时将所述压电传感器的插座焊上第一导线和第二导线，分别在第一导线和第二导线套上绝缘套管，将所述压电传感器的插座装配在所述外壳上；

2)将金属屏蔽引线罩与所述底座紧配合装配后，在结合处施加环氧树脂并固化，再将所述压电组件导线修剪长度后与接线结构的焊接固定，

3)将第一导线修剪长度后与接线结构焊接固定，形成对地绝缘的电信号通道；

4)将第二导线修剪长度后与金属屏蔽引线罩外壁焊接固定，用于形成地回路信号通道；

5)将压电传感器的端盖衬上减震胶圈后焊接密封形成外壳，与所述金属屏蔽引线罩体共同形成可传输单通道信号的双层电磁屏蔽结构。

优选地，所述步骤4)进一步包括：在所述金属屏蔽引线罩外壁上焊接钎料，将第二导线修剪长度后与金属屏蔽引线罩外壁上的焊接钎料处焊接固定。

与现有技术相比，本发明传感器形成屏蔽罩与外壳的双层屏蔽结构，提高电磁干扰能力，引线固支的稳定性，减小引线长度，提高引线布局装配的可操作性。且便于加工、成本低，有利于实现批量化生产。

附图说明

图1a)为现有技术中一种压电传感器的装置示意图。

图1b)为现有技术中另一种压电传感器的装置示意图。

图2a)-2c)为本发明的金属屏蔽引线罩的示意图。

图3为本发明的金属屏蔽引线罩中接线结构示意图。

图4为本发明的金属屏蔽引线罩中接线结构的截面示意图。

图5a)-5c)为本发明的金属屏蔽引线罩的接线示意图；

图5d)为图5b)的局部放大图。

图6为本发明的压电传感器的金属屏蔽引线罩装配结构截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的一个实施例中，如图2a)-2c)和图3、图4所示，一种金属屏蔽引线罩1，能够对压电传感器的外壳10内部的压电组件11进行封闭，所述金属屏蔽引线罩1上设置接线结构2，所述压电传感器的压电组件11的导线通过所述接线结构2进行固定。所述金属屏蔽引线罩1设置为大致圆形，如图2a)-2c)所示。在另外的实施例中，可以为方形或其他形状，根据不同形式的压电传感器的需要进行设置。

本发明提出了一种新颖的结构，一方面能够形成屏蔽罩与外壳10的双层屏蔽结构，提高电磁干扰能力，该金属屏蔽罩结构与压电组件11底座12结合实现全金属密闭结构，并与外壳10共同实现双层电磁屏蔽功能，有效降低了环境噪声，提高了产品的信号质量；另一方面，克服传统压电传感器飞线引线的稳定性差，引线固支的稳定性，减小引线长度，导线通过金属屏蔽罩接线结构固定，提高了布线结构的抗震可靠性，缩短了飞线悬空距离，提高引线布局装配的可操作性。

下面对金属屏蔽引线罩1进行详述。

在一个实施例中，所述接线结构2可拆地设置在所述金属屏蔽引线罩1上。这样便于更换接线结构2，而不影响接线罩或者压电传感器壳体本身的结构，提高了互换性和可靠性。设置接线结构2的另一个好处是，可方便的将插座15位置设计尽量靠近底座12，降低产品重心，提高振动测量时的结构稳定性，又避免了插座15太低导致的导线焊接的不可操作性。

如图2a)-2c)所述接线结构2包括主体，所述主体包括安装部3和接线部4；所述安装主体，能够所与所述金属屏蔽引线罩1上的安装结构配合，以将所述接线结构2安装在所述金属屏蔽引线罩1上；所述接线部4，能够固定所述压电传感器的压电组件11的导线。因此，通过合理布置的结构，所述接线结构2可以方便地在所述金属屏蔽接线罩上安装和取下，便于接线操作和部件更换。

如图2a)至图5所示，所述安装部3包括设置有中间通孔5的突台，所述金属屏蔽引线罩1上的安装结构包括第一通孔6，所述第一通孔6连通所述金属屏蔽引线罩1的内部和外部；通过将所述中间通孔5突台插入所述第一通孔6中，以将所述接线结构2安装在所述金属屏蔽引线罩1上。

在另外一个实施例中，所述金属屏蔽引线罩1上的安装结构还包括与所述接线结构2的主体形状匹配的沉槽7，所述第一通孔6开在所述沉槽7中，这样，当接线结构2安置在金属屏蔽接线罩上时，能够更好地进行定位和固定，避免振动引起的接线结构2脱落和旋转。

在一个实施例中，如图4所示，压电组件11的导线经由中间通孔5导出，为了避免中间通孔5的边缘磨损导线，将所述中间通孔5的两个孔口中的至少一个设置为倒角结构。

在另外一个优选的实施例中，将所述中间通孔5的两个孔口中的两个均设置为倒角结构，倒角结构优选为倒圆角结构。

在一个实施例中，如图5a)和图6所示，所述接线部4包括无突台平面8；所述无突台平面8上用于固定所述压电传感器的压电组件11的导线；所述中间通孔5贯穿所述无突台平面8。

为了更好地提高对中度，防止振动对导线的影响，所述接线结构2安装在所述金属屏蔽引线罩1上时，所述第一通孔6的中心线和所述中间通孔5的中心线重合。

在一个实施例中，所述安装部3为陶瓷加工件，有效降低了摩擦电噪声。

为了便于向金属屏蔽引线罩1向外引线，所述无突台平面8包括金属面，这样，内部导线导入到金属面上，在经由金属面向外引线，这样就实现了自内而外的引线。金属面能够导电，实现内外的信号传导。

下面，对所述接线结构2在所述金属屏蔽引线罩1上的安装形式进行描述。

在一个实施例中，如图5a)到5d)所示，所述金属屏蔽引线罩1侧壁和顶面之间通过圆角面9连接，所述安装座设置在所述圆角面9上。这样的位置确保了方便在圆角面9布置接线结构，同时引线接线位置不占用外壳10和金属屏蔽罩之间的过多空间，实现了空间的有效利用。

在一个实施例中，所述金属屏蔽引线罩1为半封闭圆柱铜罩结构。

本发明还提出一种压电传感器。如图6所示，在一个优选实施例中，压电传感器包括外壳10，压电组件11和底座12，所述压电组件11与所述底座12连接，且位于所述外壳10内部，包括上述的金属屏蔽引线罩1，所述金属屏蔽引线罩1的底部开口与所述底座12连接，以封闭所述压电传感器的压电组件11，所述外壳10位于所述金属屏蔽引线罩1的外侧，所述外壳10和所述金属屏蔽引线罩1构成双层电磁屏蔽，提高电磁干扰能力，确保引线固支的稳定性。

在一个实施例中，所述金属屏蔽引线罩1和所述外壳10之间通过减震结构13相连接，提高了布线结构的抗震可靠性。

在一个优选实施例中，为了便于减震结构13布置，将金属屏蔽引线罩1的顶端设置为扁平结构，可便于在双层屏蔽结构材料之间加减震胶圈，提高抗震稳定性。

在一个优选实施例中，为了便于减震结构13布置，所述外壳10包括端盖14，金属屏蔽引线罩1和所述端盖14之间通过减震结构13相连接。

如图6所示，在一个实施例中，所述压电组件11引两路出线分别通过金属屏蔽引线罩1引出，其中一路经内置电路飞线至金属屏蔽引线罩1接线结构，再由接线结构转接引线接至输出插座15；另一路通过压电组件11的底座12与金属屏蔽引线罩1导通，由金属屏蔽引线罩1引线接至输出插座15。这样，确保可方便的将插座15位置设计尽量靠近底座12，降低产品重心，提高振动测量时的结构稳定性，又避免了插座15太低导致的导线焊接的可操作性

本发明可应用多种压电传感器当中，所述压电组件11为环形剪切类压电组件11或中心压缩压电组件11，金属屏蔽接线罩的结构可根据需要在顶部开口适应环形剪切类压电组件11，也可适应中心压缩压电组件11，利用其中心安装内孔或螺钉与屏蔽罩实现二次结构固定。

本发明还提出一种上述的压电传感器的引线方法，在一个实施例中，引线方法包括以下步骤：

1)将金属屏蔽引线罩1内部压电组件11导线通过接线结构2引出，同时将所述压电传感器的插座15焊上第一导线16和第二导线17，分别在第一导线16和第二导线17套上绝缘套管，将所述压电传感器的插座15装配在所述外壳10上；

2)将金属屏蔽引线罩1与所述底座12紧配合装配后，在结合处施加环氧树脂并固化，再将所述压电组件11导线修剪长度后与接线结构2的金属接线面焊接固定，

3)将第一导线16修剪长度后与接线结构2焊接固定，形成对地绝缘的电信号通道；

4)将第二导线17修剪长度后与金属屏蔽引线罩1外壁焊接固定，用于形成地回路信号通道；

5)将压电传感器的端盖14衬上减震胶圈后焊接密封形成外壳10，与所述金属屏蔽引线罩1体共同形成可传输单通道信号的双层电磁屏蔽结构。

在一个优选实施例中，所述步骤4)进一步包括：在所述金属屏蔽引线罩1外壁上焊接钎料，将第二导线17修剪长度后与金属屏蔽引线罩1外壁上的焊接钎料处焊接固定。

具体而言，接线结构2为陶瓷加工件，中间通孔5加工倒角用于接内部组件的导线，中间通孔5突台用于与屏蔽罩的内孔配合装配，装配连接用环氧树脂胶粘固定，接线结构2无突台平面8进行金属化，一般镀上银电极。在金属屏蔽罩外壁靠近接线结构2倒圆角处镀上焊接钎料。

金属屏蔽引线罩1内部组件导线可先穿过接线结构2通孔引出，同时将插座15焊上第一导线16和第二导线17(并套上氟橡胶套管，装配在外壳10上。然后将金属屏蔽引线罩1与压电组件11的底座12紧配合装配后在底部灌上一圈环氧树脂并固化，再将内部组件导线修剪长度后与接线结构2的金属化焊盘焊接固定，再将从插座15上引出的第一导线16修剪长度后与接线结构2的金属化焊盘焊接固定，形成对地绝缘的电信号通道，第二导线17修剪长度后与金属屏蔽罩外壁镀焊接钎料处焊接固定，用于形成地回路信号通道。最后将端盖14衬上减震胶圈激光焊接密封，形成可传输单通道信号的双层电磁屏蔽结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。