一种传感器外壳封装结构的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种传感器外壳封装结构。

背景技术：

现有应用在水环境中的紫外线强度传感器，其外壳(传感器的电路和传感单元所在位置)与顶盖(透光窗所在位置)的连接是由机械密封来完成的。使用时，需要将产品的设有传感单元的端部浸没在水体中。传统结构包括带有外螺纹的外壳和带有内螺纹的顶盖，顶盖上设置透光的石英窗口，以及直接放置于外壳端部的密封件(一般为o型密封圈)，封装时由顶盖和外壳之间的螺纹旋进来挤压密封件及石英窗口使两者相互紧固，通过密封件的受挤压膨胀实现密封效果。特别的，由于需要挤压后产生密封效果，为了维持透光窗的结构强度，石英窗口的结构一般设置成一侧表面带有一定凸起高度(弧形凸起结构)的球面，另一侧则为面向传感器内腔的平整表面，该平整表面在外壳与顶盖连接时会接触密封件并相互挤压；另外，还有通过胶水等黏胶制剂将石英窗口与外壳端部粘接固定的连接方式。这些固定方式往往存在如下缺点：

1、安装工艺较为复杂：不仅要预制较为精密的螺纹结构，还需要预制与之配套的密封件；

2、成本较高：密封件的额外产品成本投入及螺纹加工时的设备成本均较大，而且一面为球面的石英窗口的制造，其制造要求和成本也较大；

3、一致性较差：由于成品的传感器产品长期处于紫外线照射过程中，极易造成密封件老化或者胶水失效而导致密封效果减弱；

4、寿命较低：无论是密封件的老化，还是胶水失效都会导致密封失效而使产品被水体侵入，最终被损毁，而采用胶水粘接的产品，不仅受到紫外线的影响而老化，还会由于长期浸没在水体中而加剧胶水失效，寿命周期更短，而且其失效可能导致产品突然失去密封性，从而造成传感器即刻损毁。

综上所述，传统结构的传感器外壳与石英窗顶盖的连接结构不适用于经常浸没于液体中的紫外光传感器的应用场合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种传感器外壳封装结构，解决以上技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种传感器外壳封装结构，包括外壳和顶盖，所述外壳和所述顶盖均为中空圆柱体结构，且所述外壳的外径小于所述顶盖的内径，所述顶盖和所述外壳之间设有窗体，其中，所述窗体为石英片制成的圆形片状结构，其直径大于所述外壳的内径，且小于所述顶盖的内径，所述顶盖的一端开口、另一端封闭后，在封闭处开设一用于露出所述窗体的开孔；

所述外壳的外壁设有第一凹陷，所述顶盖的内壁设有与所述第一凹陷配合的第一凸台，所述第一凸台在所述顶盖的内壁上面向所述顶盖的内腔凸起，当所述顶盖套入所述外壳的一端开口时，所述第一凸台卡入所述第一凹陷后形成卡接结构；

所述窗体与所述外壳的顶端开口之间设有密封件，所述外壳的顶端开口处的端面上设有闭合的环形凹槽，所述环形凹槽沿着所述外壳的顶端开口的端面一周，所述密封件嵌入所述环形凹槽内。

本实用新型通过设置第一凸台和第一凹陷，使外壳和顶盖可进行相互卡接，从而实现了两者的快速拆装。

进一步的，围绕所述外壳的外壁均匀地设有至少两个所述第一凹陷，所述第一凸台与所述第一凹陷一一对应。

进一步的，所述外壳竖直放置时，至少两个所述第一凹陷位于不同的水平高度。

进一步的，相邻的两个所述第一凹陷位于不同的水平高度。

进一步的，所述窗体的直径大于所述外壳的外径，且小于所述顶盖的内径。

进一步的，所述顶盖为不锈钢冲压制成的顶盖，其壁厚为0.3mm～0.5mm。本实用新型通过冲压工艺制成壁厚较薄的顶盖结构，可以使顶盖上的便于露出窗体的所述开孔设置得大于传统结构，使光线入射角得以增加，从而增大检测范围和入射量。

进一步的，所述第一凹陷的深度为0.5mm～1mm。

进一步的，所述顶盖的外径设置为14mm～30mm。

有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点：

1、施工方便，支持快速安装和拆卸，便于维护更替；

2、制造简单且成本低，有效提升生产效率；

3、工作性能稳定，由于没有挤压的需要，因此结构工作时可以有效扩大入射角度；

4、一致性较好，由于结构中选用可以批量生产的石英玻片，则生产出的产品一致性会相比球型窗口的产品更高，同时相对于传统石英窗口的球面结构的制造而言，也可以大大提升生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的分解结构示意图；

图3为本实用新型的一种装配结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，其意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列组成部件或单元的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组成部件或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它部件组成或者组成单元。

参照图1、图2，一种传感器外壳20封装结构，包括外壳20和顶盖10，外壳20和顶盖10均为中空圆柱体结构，且外壳20的外径小于顶盖10的内径，顶盖10和外壳20之间设有窗体30，窗体30为石英片制成的圆形片状结构，其直径大于外壳20的内径，且小于顶盖10的内径，顶盖10的一端开口、另一端封闭后，在封闭处开设一用于露出窗体30的开孔102；

外壳20的外壁设有第一凹陷201，顶盖10的内壁设有与第一凹陷201配合的第一凸台101，第一凸台101在顶盖10的内壁上面向顶盖10的内腔凸起，当顶盖10套入外壳20的一端开口时，第一凸台101卡入第一凹陷201后形成卡接结构；

窗体30与外壳20的顶端开口之间设有密封件40，外壳20的顶端开口处的端面上设有闭合的环形凹槽50，环形凹槽50沿着外壳20的顶端开口的端面一周，密封件40嵌入环形凹槽50内。

需要说明的是，外壳20的外壁还可设置便于安装外部保护套件或者其他附件的连接结构，如图1、图2所示结构中，外壳20外壁设有外螺纹202，其位于第一凹陷201下方，通过外设附件上设置的内螺纹，可实现套设顶盖后的传感器外壳与外部独立附件的螺纹连接。

本实用新型为增加连接结构的牢固性，可采用如下结构设置：在一些实施例中，围绕外壳20的外壁均匀地设有至少两个第一凹陷201，第一凸台101与第一凹陷201一一对应。

本实用新型对于外壳20外壁上的第一凹陷201结构做如下设置：在一些实施例中，当外壳20竖直放置时，至少两个第一凹陷201位于不同的水平高度。

在另一些实施例中，相邻的两个第一凹陷201位于不同的水平高度，在其中一些优选实施例中，至少两个第一凹陷201采用交错设置，即任一第一凹陷201位于第一水平高度位置，则其两侧相邻的另外两个第一凹陷201位于第二水平高度位置，所有的第一凹陷201均只能在第一水平高度位置或者第二水平高度位置。

为便于增加密封性，并且防止窗体30发生水平方向窜动，可按如下结构设置：在一些实施例中，窗体30的直径设置为大于外壳20的外径，且小于顶盖10的内径，从而使其覆盖整个外壳20的开口端面。

为增加结构的轻薄性能，同时又可有效降低产品的制造难度，可作如下设置：在一些实施例中，顶盖10采用不锈钢经冲压工艺制成中空圆柱体结构，且使其具有一开设有开孔102的封盖，顶盖10壁厚设置为0.3mm～0.5mm。通过冲压工艺制成壁厚较薄的顶盖10结构，可以使顶盖10上的便于露出窗体30的开孔102设置得大于传统结构，使光线入射角得以增加，从而增大检测范围和入射量。另外，由于壁厚较薄，可采用工具撬动顶盖10的侧壁后使其形变，从而释放卡接结构，使第一凸台101和第一凹陷201相互脱离，从而使顶盖10脱离外壳20，实现快速拆卸。在其中一些优选实施例中，第一凹陷201的深度为0.5mm～1mm。既能够确保卡接效果，又可便于拆卸，降低维护难度。

本实用新型为进一步增加光线入射角，可采用如下设置：在一些实施例中，窗体30由乳白色石英片制成薄圆片结构，该结构可以解决传统结构中的余弦校正问题，此类问题是由于光线收集取样时因几何结构限制所导致的光学耦合问题，一般是因为入射角度较小造成。本实用新型通过上述结构设置增加了入射角范围，且配合选用乳白色石英制成窗体30，进一步增加入射角范围，从而使传统结构的几何限制减小，由此来解决余弦校正问题。

本实用新型为增加连接结构的牢固性和强度，在不考虑拆卸的情况下，可作如下设置：在一些实施例中，在顶盖10安装后，可通过模具或者冲压设备利用外部施压将第一凹陷201和第一凸台101的连接处的不锈钢外壁压出一道凹槽或压出至少两个凹点(图中未示出)，从而起到两次加固作用，让连接后的外壳20和顶盖10在不受强大外力作用下难以相互脱离。

在另一些实施例中，在顶盖10安装后，可通过模具或者冲压设备利用外部施压在顶盖10外壁上，位于第一凹陷201和第一凸台101连接处之外的位置冲压出一道凹槽或者冲压出至少两个凹点。

本实用新型中，顶盖10的外径可设置为14mm～30mm，密封件40可采用o型圈，另外，外壳20的顶端开口处的端面上的环形凹槽50的深度需满足使嵌入其中的密封件40可露出部分结构，以便顶盖10套入外壳20后，可通过其封闭部分内壁挤压窗体30后，继而挤压露出的密封件40，从而形成密封效果。

需要说明的是，上述的顶盖10的外径是指顶盖10的中空圆柱体结构的横截面的圆环的外部直径。

参照图3所示结构，本实用新型安装过程按如下步骤：

1：在外壳10的内腔中装入传感器电路板601，其面朝窗体30的表面设有传感单元602(如碳化硅光电二极管或氮化镓光电二极管)；

2：放置密封件40到外壳20的开口端面的凹槽内；

3：放置窗体30到露出于凹槽外的密封件40上；

4：将顶盖10套到外壳20的开口端，使第一凸台卡入第一凹陷到位；

5：将相互嵌套的顶盖10和外壳20放置到模具或者冲压设备中，利用压力将顶盖10外壁上的位于第一凸台101和第一凹陷201所连接处的不锈钢外壁上压出一道凹槽或压出至少两个凹点(图中未示出)，从而在顶盖10的内壁上形成一圈凸台或凸点。

上述步骤5在实施时，也可放置在专用焊接设备上，使顶盖10的第一凸台101被焊接到外壳20上。

综上所述，本实用新型通过设置第一凸台101和第一凹陷201使外壳20和顶盖10可进行相互卡接，从而实现了两者的快速拆装，使传感器外壳20在精简的制造工艺和安装工艺下提高产量，且成品具有较好的入射角范围和一致性，从而提高光线收集取样的精度，另外，其较低的成本投入可实现快速批量生产，拆装难度也大大降低，从而节省了后续维护成本。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。