[发明专利]一种新型结构加强的次声波传感器

说明书

本发明公开了一种新型结构加强的次声波传感器，包括双面压电陶瓷元件、封装壳体、导线；封装壳体中设有内凹部，内凹部中设有双面压电陶瓷元件；内凹部中螺纹连接有螺纹套筒；螺纹套筒的顶端向上延伸至超出所述封装壳体的顶端面；螺纹套筒的内腔上部紧密配合有套管，套管的上部向上延伸至超出螺纹套筒的顶端面，且在套管超出螺纹套筒的顶端面部分套接有压缩螺母；位于套管内腔部分的导线的外部紧密包裹有护套层；套管的内侧壁与护套层的外侧壁为紧密配合；双面压电陶瓷元件的下端面与内凹部的底端面之间具有一定的间距；双面压电陶瓷元件和导线与内凹部之间的间隙通过防水胶水层密封填充。该次声波传感器可以有效保护导线与双面压电陶瓷元件。

技术领域

本发明涉及管道泄漏监测超声传感器技术领域，特别涉及一种新型结构加强的次声波传感器。

背景技术

压电传感器可以通过将机械应力转换成电荷来测量压力、力、加速度或应变，它也可以通过将电荷转换成机械波来产生声音。在结构健康监测(SHM)的应用中，压电传感器可用于生成和接收超声波波形以探测结构损伤。同时，压电传感器还可可用于生成和接收次声波波形以探测水系统管道损伤。

压电传感器的主要部件是一个双面压电陶瓷元件，压电陶瓷元件的一面永久地粘合到目标结构上以发送和接收超声波信号。用于结构健康监测的压电传感器通常较薄、较硬且非常脆弱。当传感器安装到目标结构上时，如果被测结构是导体，传感器电极极其容易和被测结构发生短路，这会降低传感器的性能。当多个传感器安装到是导体的目标结构上时，这些传感器可能会发生相互短路。因此，在将压电传感器结合到目标结构上时，要非常小心。一种方法是将压电传感器安装到柔性电路上，并采用环氧树脂将柔性电路与结构粘合在一起。相比将压电传感器裸露在外，这种方法能够为压电传感器提供更好的保护，但当柔性电路弯曲在压电圆盘区域上时，压电传感器仍可能在安装过程中受到损坏，也仍然很容易与目标结构发生电短路。安装这种柔性电路压电传感器还需要大量人力并使用入真空袋和气泵等特殊工具。安装完成后，即便在柔性电路的保护下，压电传感器仍然容易受到外部冲击和应变影响。

针对上述压电传感器容易损坏和安装不便的问题，公开号为CN108318586A的中国发明专利《一种结构加强的超声传感器》的技术方案中，在将传感器安装到目标结构上时，可以对封装壳体施压，而不接触双面压电陶瓷元件。且由于双面压电陶瓷元件朝外的一面比内凹部上部边缘稍低，封装壳体承受压力，保护双面压电陶瓷元件。

但是如果将压电传感器直接安装到水系统管道上，用于接收次声波信号，上述技术方案中的压电传感器则不适合，存在安装困难、易损坏、易短路以及信号信噪比低等问题。

具体的上述技术方案中，存在如下技术问题：1、导线是通过从封装壳体中开设的内凹部的侧壁上设置的开口，从而延伸到封装壳体之外；该种设计方式，导线与封装壳体本身呈垂直状，导线极容易因拉扯导致接触不良，甚至被折断；2、封装壳体内开设的内凹部为敞口状，这样即使双面压电陶瓷元件朝外的一面比内凹部上部边缘稍低，虽然双面压电陶瓷元件的外围设有封装壳体承受压力，但由于敞口式的设计，依然无法较好的保护双面压电陶瓷元件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型结构加强的次声波传感器，一方面有效保护导线与双面压电陶瓷元件的连接，避免其受拉扯出现接触不良或者是被折断；另一方面对双面压电陶瓷元件进行整体保护，提高其防护性能。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：