一种传感器密封连接头的制作方法

本实用新型是针对传感器使用要求，对传感器结构件的实用创新设计，可应用于压电型、应变型、压阻型等多种传感器的电信号传输，属于传感器结构件设计领域。

背景技术：

在实际应用中传感器的连接头是传感器的重要组成部分。连接头的结构和连接形式直接影响传感器的谐振频率，继而影响传感器的响应特性和测量精度，而且传感器的重量越轻，连接头的影响越显著，这种影响在高频信号的测量中尤为显著。另外，传感器有严格的密封要求，作为传感器内部信号线与外部信号线的连接件，传感器连接头的结构密封性能设计至关重要。本实用新型涉及的传感器连接头需要满足轻质、结构紧凑的性能要求，又要有良好的密封性能。

传感器连接头属于传感器与输出电缆之间的连接器，连接器分为母头和公头两部分，实际应用时一般将两个公头分别安装在电缆前后两端，前端公头与安装在传感器上的母头连接，后端公头与安装在仪器上的母头连接，这样两组连接器就实现了传感器电信号传输。目前市场上满足单线传输的连接器很多，如SMA射频连接器等。为降低测试系统制造成本，优化资源，选择市售连接器公头制造传感器配套电缆，传感器上安装配套母头。目前市售单线传输连接器母头只有两种：一种适合在仪器壳体上安装，采用垫片夹固方式连接在仪器壳体上，使用时将信号线焊接在插芯尾部，一般接线端较长，不适宜在外形尺寸较小的传感器上安装；另一种可直接连接同轴电缆，这种母头设计有电缆夹固结构，整体尺寸也很大，且无法将其与机加工件可靠连接，也不适宜用于传感器信号输出端的连接。另外，市场上现有连接器母头插芯通常为通孔，无法实现密封。

在传感器制造工艺中，传感器连接头安装属于最后一个工步，安装工艺要简单易行，保证不影响传感器性能。

本实用新型可与市售单线传输连接器公头、传感器可靠连接，且装配工艺简单，最大程度上保证了单线输出传感器信号无失真传输，同时满足了传感器的密封要求，具有轻质、体积小、刚性好、加工和装配工艺简单、性能可靠、使用寿命长的特点。

技术实现要素：

本实用新型共3个零件，分别是螺纹连接件，绝缘套，插芯。使用时，连接头后端固连在传感器上，前端与信号传输电缆上的连接器公头连接，实现连接器的信号传输功能。插芯与螺纹连接件绝缘，用插芯和绝缘套实现传感器信号的导出和隔离。绝缘套与螺纹连接件后端内表面过盈配合，插芯与绝缘套内表面过盈配合，引出信号并固定信号线，同时密封传感器。采用轴-锥孔、轴-孔过盈配合，工艺角弹塑性变形等工艺方法巧妙实现连接头的装配，并有效保证了实用新型的电信号传输和密封性能。

1、螺纹连接件：

螺纹连接件外表面后端固连在传感器上，固连方式，可以是通过螺纹和密封胶安装，也可以直接将螺纹连接件与传感器外壳加工成一体；内表面通过过盈配合与绝缘套固连，固定绝缘套和插芯，保证连接器的结构紧凑可靠；

螺纹连接件外表面有三个特征：后端特征连接传感器，可以加工成与传感器连接内螺纹为同一规格的外螺纹，通过螺纹和密封胶固连传感器；也可以将后端直接与传感器外壳加工成一体。前端特征连接传输电缆上的连接器公头内螺纹，加工成同一规格外螺纹；倒工艺角，用弹塑性变形的工艺方法限制绝缘套轴向自由度；两个特征中间有凸台，凸台截面为圆形或多边形；

螺纹连接件内表面有两个特征，前端特征内径尺寸略大于绝缘套外径尺寸，与绝缘套过渡配合；后端特征为锥孔，内径尺寸小于绝缘套外径尺寸，与绝缘套过盈配合。

2、绝缘套

绝缘套由绝缘材料制成的圆筒状零件，其使用温度高于传感器使用温度，用于固定插芯和信号线，使插芯与螺纹连接件绝缘，起到隔离输出信号的作用。

3、插芯

插芯与绝缘套内表面过盈配合，引出信号并固定信号线，同时密封传感器。要求其有良好的导电性能，通常采用铜材料加工，并镀金处理；单端封闭，封闭端有若干锥台或凸台，满足传感器密封要求；带内孔，开孔端有开口槽，其外径略大于绝缘套内径，其内径略大于电缆上的连接器公头插针外径，满足连接要求。

附图说明

图1为连接头在压电加速度传感器上的工作状态示意图；

附图标记：1、螺纹连接件，2、绝缘套，3、插芯，4、信号线，5、传感器壳体。

图2为独立加工的螺纹连接件剖视图；

附图标记：6、倒角，7、前端特征，8、凸台，9、后端特征，10、锥孔特征。

图3为与传感器壳体加工成一体的螺纹连接件示意图。

附图标记：6、倒角，7、前端特征，8、凸台。

图4为装入绝缘套并紧固后的连接头示意图；

附图标记：1、螺纹连接件，2、绝缘套。

图5为插芯示意图；

附图标记：1、封闭端，12、中心孔，13、开口槽。

图6为连接头安装示意图；

附图标记：3、插芯，4、信号线，5、压电加速度传感器壳体。

具体实施方式

本实用新型在压电加速度传感器上的应用如附图1所示。连接头固连在传感器上，再与信号传输电缆上的连接器公头连接，实现连接器的信号传输功能。螺纹连接件可以加工成独立件，如附图2所示，使用时，通过后端螺纹和传感器上的连接螺纹相配合，再辅助密封胶等工艺安装在传感器上；也可以直接将螺纹连接件与传感器外壳加工成一体，如附图3所示。因此，螺纹连接件外表面后端特征9可以有多种形式。螺纹连接件外表面前端特征7由传感器配用信号传输电缆上的连接器公头连接螺纹决定，以其在压电加速度传感器上的应用为例：一般压电传感器配用带有L5(连接螺纹为M5内螺纹)公头的电缆，则螺纹连接件前端特征7加工成M5外螺纹。连接头与传感器连接时，需要施加预紧力，因此在螺纹连接件前后两段螺纹之间设计有凸台8，凸台8横截面为圆形或多边形。连接头内表面中心孔后端有0.2-1mm锥孔10，其外表面前端特征顶端有1-2mm倒角6，这两处设计采用轴-锥孔过盈配合和工艺倒角弹塑性变形的工艺方法固定绝缘套，保证绝缘套在连接头反复使用时不会脱出；绝缘套2外表面与螺纹连接件内表面锥面过盈配合，与非锥面特征过渡配合；装配时将绝缘套压入螺纹连接件，并使螺纹连接件前端倒角6产生塑性变形，以固定绝缘套前后端面。装入绝缘套并紧固后的连接头如附图4所示。

插芯3结构如附图5所示，后端封闭，保证连接头密封性能；前端钻中心孔12，开孔端有开口槽13，以保证内孔与电缆连接头插针可靠连接。封闭端11有若干锥台或凸台，便于安装，并防使用时插芯脱出。使用时，插芯封闭端11外表面与信号线4紧密接触，引出信号；插芯外表面直径小于绝缘套2内孔直径，与绝缘套2形成轴-孔过盈配合；前端中心孔12内径略大于传感器所选用的电缆上的连接器公头插针外径，与插针外表面过渡配合。

本实用新型在压电加速度传感器上应用时，装配方法如附图6所示：将信号线4穿入螺纹连接件与绝缘套的装配件内孔后，将螺纹连接件1紧固在传感器上（若螺纹连接件与传感器壳体加工成一体时，省去该工艺步骤），施加压力将插芯3挤入绝缘套内孔，固定信号线。工作状态下的传感器连接头如图1所示，与带有连接器公头的电缆配接，实现传感器信号可靠传输。完成连接头装配后，传感器内腔被封闭，实现密封。实验证实，本实用新型满足国标规定的传感器抗干扰和密封性能要求。