[实用新型]具有高稳定性的振动传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及具有高稳定性的振动传感装置。

背景技术

振动传感器是振动测试系统中的关键部件。传感器的种类很多，有压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、变电容式加速度传感器、伺服式加速度传感器等。其中压电式加速度传感器是最常用的一种，可广泛应用于航天、航空和航海的惯性导航系统以及运载武器的制导系统中，在振动试验、地震监测、爆破工程、地基测量、地矿等领域也有广泛应用。

压电式加速度传感器中的压电元件是高阻抗、小功率元件，在使用过程中，极易受外界环境、机电振动引起的噪声干扰，使得测量信号受到影响。

另外，常用的压电式加速度传感器是由预压弹簧、质量块、基座、压电元件和外壳组成，质量块粘到装在中心支柱上的压电元件上。由于粘胶剂会随温度的增高而变软，因此其工作温度受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供具有高稳定性的振动传感装置，解决现有的压电式传感器受噪声干扰导致测量信号受到影响，以及内部粘胶剂易受到而高温变软的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

具有高稳定性的振动传感装置，包括圆柱形的壳体和位于壳体底部的基座，所述壳体内设置有质量块、压电晶片，所述质量块和压电晶片均安装在环形支柱上，在质量块与压电晶片之间还设置有若干个螺纹连接柱，在质量块朝向压电晶片的端面还开有与螺纹连接柱等数量的孔槽，所述孔槽以环形支柱的中心线为轴线呈环形设置，所述螺纹连接柱的一端与压电晶片固定、另一端置于孔槽内，在孔槽内还设置有弹簧，所述弹簧套在螺纹连接柱上，弹簧内径与螺纹连接柱的外径等大、外径与孔槽的内径等大；

所述基座内还开有一个吸声空腔，在基座两侧开有两个第一通孔，所述第一通孔与吸声空腔相通，在基座顶部还开有第二通孔，所述第二通孔的一端与吸声空腔相通、另一端与壳体内部空腔相通。

进一步的，现有技术中的质量块与压电晶片通常采用粘胶剂固定在一起，但随着温度的升高，粘胶剂会变软融化，使得质量块、压电晶片之间的紧固力变差。本实用新型设计了一种新的固定方式，质量块与压电晶片通过螺纹连接柱、弹簧和孔槽配合的方式连接，使得质量块与压电晶片在震动过程中可连接的更加紧密，工作温度不受影响。具体原理为：弹簧套在螺纹连接柱上，弹簧内径与螺纹连接柱外径等大、外径与孔槽的内径等大，该结构使得质量块与压电晶片固定为一体，不易脱落；加速度计受振时，质量块也受到震动，置于孔槽内的螺纹连接柱与弹簧之间、弹簧与孔槽之间也产生相对摩擦力，弹簧受到摩擦力吸热膨胀，使得弹簧与螺纹连接柱之间、弹簧与孔槽之间的紧固力更强，更不易脱落。孔槽以环形支柱的中心线为轴线呈环形设置，还保证了质量块与压电晶片之间连接的稳定性。

另外，为减小噪声对传感器的干扰，现有技术中的大多数压电式传感器设计成隔离基座和独立外壳结构，但这种防噪结构能够减小的干扰非常有限。本实用新型克服了现有技术问题，仍可将基座和外壳设计为一体结构，并且可大大提高防噪效果。首先在基座内部开吸声空腔，位于基座两侧的第一通孔与吸声空腔相通，这样外界噪声通过第一通孔进入吸声空腔，当声波的共振频率与吸声空腔的自然频率一致时，吸声空腔产生振动，消耗声能；两个第一通孔与吸声空腔互通，还进一步分散了声波，降低了噪音。第二通孔的一端与吸声空腔相通、另一端与壳体内部空腔相通，使得壳体内部空腔形成第二吸声空腔，当传感器处于高分贝噪声环境中时，第二吸声空腔与进入壳体内部的声波发生共振，进一步消耗声能。本实用新型经过双重吸声空腔的作用，极大的提高到了吸声效果，减小了噪声对传感器的干扰。

所述第一通孔的内径在第一通孔的轴线上朝着远离吸声空腔的方向线性减小。进一步的，第一通孔的内径从进声端到吸声空腔内部逐渐增大，提高了噪声分散的效果，降低了声能的冲击力。

所述壳体包括两个金属壳，两个金属壳之间设置有蜂窝吸声夹层，位于内侧的金属壳内壁上还开有若干个吸声孔，所述吸声孔与蜂窝吸声夹层内部通道相通。进一步的，当声波入射到蜂窝吸声夹层上，声波能顺着吸声孔进入蜂窝吸声夹层的内部，引起空隙中空气的振动。由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的摩擦和热传导作用等，使相当一部分声能转化为热能而被损耗，从而达到吸声的目的。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型具有高稳定性的振动传感装置，质量块与压电晶片通过螺纹连接柱、弹簧和孔槽配合的方式连接，使得质量块与压电晶片在震动过程中可连接的更加紧密，工作温度不受影响；