[发明专利]一种大功率超声波传感器

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷及超声波传感器技术，尤指一种大功率超声波传感器。

背景技术

超声波传感器为利用压电陶瓷的压电性而开发的传感器器件，已广泛应用于工业、信息产业、防盗报警系统、门自动起闭装置、汽车倒车传感器、各种电子设备摇控装置等。当在压电陶瓷片上加一电信号时，它会产生形变，引起传感器振动面发出超声波。当超声波碰到障碍物时，超声波反射回来通过传感器接收作用于压电陶瓷片，根据逆压电效应，超声波传感器产生一个电信号输出。利用超声波在同一介质中传播速度不变的原理，根据发射和接收信号之间的时间差，从而判断出障碍物的距离。超声波碰到杂质或分界面会产生反射波，碰到移动物体产生多普勒效应。超声波传感器为一种可逆传感器，它可以将电性能变为机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能能将机械能转变为电能。超声波传感器向空气中发射高于20KHz的超声波，探测来自某个物体的反射波。

现有一种驱散流浪狗等动物的超声波传感器，该传感器发射出20KHz以上频率的超超声波，动物的听觉系统听到此信号时会感到极度不适，快速离开。该传感器金属筒体的直径一般为10~18 mm，金属筒体的底板之厚度一般为0.8~1.0 mm，电压9V测试10CM距离传感器的声压值为105DB，一般采用环氧胶水作为粘接剂来粘接压电陶瓷片与金属筒体。

在实际应用中，现有驱散流浪狗等动物的超声波传感器出现如下三个问题：

其一，由于压电陶瓷温度特性原因，当压电陶瓷周边环境的温度越高时，其压电陶瓷的压电性能衰减得越厉害，当温度达到压电陶瓷居里温度时，会产生退极化，导致压电陶瓷无压电性能。

其二，由于粘接压电陶瓷片与金属外壳的粘接剂的承耐温度一般为80~100℃，易使粘接剂老化，致使压电陶瓷片与金属外壳粘接不牢固，甚至产生脱落等现象，也导致传感器不能工作。

其三，现有超声波传感器直径小，发射出的超声波声压值小，不能起到很好的驱赶效果。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有驱散流浪狗等动物的超声波传感器的上述不足，提供一种大功率超声波传感器。该一种大功率超声波传感器的功率大，发射的声压值提高，且稳定性能好。

为此，本发明一种大功率超声波传感器采用下述技术方案：

一种大功率超声波传感器，包括金属筒体、压电陶瓷片及电路板；金属筒体的一端制有底板，底板与金属筒体为整体结构，金属筒体的另一端呈敞开状；电路板与金属筒体的所述另一端配装；压电陶瓷片与电路板导电连接；

制取压电陶瓷片的原料成分为：

铅的氧化物，分子式为 Pb(Mn_1/3Sb_2/3)O₃]_0.045-[PbTiO₃]_0.4716-[PbZrO₃]_0.4834；

镍的氧化物，分子式为NiO，其重量为铅的氧化物的0.01%；

铈的氧化物，分子式为CeO₂，其重量为铅的氧化物的0. 02%；

钴的氧化物，分子式为CO₂O₃，其重量为铅的氧化物的0.01%；

以及氧化镁、氧化钪、三氧化二铁及三氧化二铝，氧化镁、氧化钪、三氧化二铁及三氧化二铝的用量各占铅的氧化物重量的0.2% ～0.6%。

对上述技术方案进行进一步阐述：

压电陶瓷片与金属筒体的底板粘接，其粘接剂为耐高温粘接剂，其粘接的方法是，压电陶瓷片的一面通过丝网印刷一层耐高温粘接剂，将压电陶瓷片与金属筒体的底板粘贴，通过外力加压将压电陶瓷片与金属筒体的底板粘合，然后放入烘箱中加温100～150℃固化，时间3～5小时，致使压电陶瓷片与金属筒体的底板粘接牢固，导通成为一个电极面。

所述金属筒体的直径尺寸不小于25毫米，以提高超声波传感器发射的声压值。

 所述电路板还与插针配装，插针与使用本发明一种大功率超声波传感器的装置的控制电路连接，以控制本发明一种大功率超声波传感器工作。

对本发明的一种大功率超声波传感器的工作机理阐述如下：