[发明专利]传感器封装工艺及预紧力确定方法

权利要求书

1.传感器封装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将垫块安装在基座上，并对所述垫块与所述基座的连接处进行圆周激光焊接，且焊接融深大于1mm；

S2、将所述垫块和所述基座一起安装到壳体的底部，并对所述基座与所述壳体的连接处进行圆周激光焊接，且焊接融深大于1mm；

S3、将高温插座安装到所述壳体上，并对所述高温插座与所述壳体的连接处进行圆周激光焊接；

S4、将传感器内部元件安装到焊接有高温插座的所述壳体内，并将所述传感器连接器内部的镍丝与插针从所述高温插座的插针孔内穿出，然后对所述镍丝与所述插针进行激光焊接，焊接后通过力矩扳手对所述传感器内部的压电元件施加预紧力；

S5、将顶盖安装到所述壳体的顶部对所述传感器内部元件进行封装，并对所述顶盖和所述壳体的连接处进行圆周激光焊接，完成所述传感器的整体装配；

S6、将所述传感器整体装配完成后,放入高温箱内进行退火处理，再对所述顶盖的中心小孔进行激光焊接密封。

2.根据权利要求1所述的传感器封装工艺，其特征在于：所述S1中，所述垫块与所述基座装配前，将黄铜芯套工装安装在所述基座上，对所述垫块进行辅助安装，用于保证同心度。

3.根据权利要求1所述的传感器封装工艺，其特征在于：所述S4中，所述镍丝与所述插针的焊接方式采用点焊，用于保证焊接面圆滑。

4.根据权利要求1所述的传感器封装工艺，其特征在于：所述S6中，所述高温箱的退火处理温度设置为350℃-450℃。

5.根据权利要求4所述的传感器封装工艺，其特征在于：所述S6中，所述高温箱的退火处理时间设置为20-26小时。

6.传感器预紧力确定方法，应用到权利要求1-5任一项所述的传感器封装工艺，其特征在于，具体包括：

当没有对所述传感器施加预紧力，且所述传感器的加速度方向为正时，所述传感器内部的质量块受到向下的惯性力，所述传感器内部的压电元件受到所述质量块的压缩力为F_合；

F_合＝Ma_maxsin(ωt+φ)

式中，M为质量块重量，a_max为最大加速度，sin(ωt+φ)为正弦函数，ω为角速度，t为自变量，φ为该正弦函数的初相；

当没有对所述传感器施加预紧力，且所述传感器的加速度方向为负时，F_合＝0，所述压电元件上的压缩力和拉伸力不存在，则没有电荷输出；

所述传感器预紧力的下限应保证压电元件在动态过程中始终处于压力作用状态，且施加在所述传感器上的预紧力下限应保证所述传感器的正常工作状态，需满足以下条件：

F_合＝F－Ma_max0

FMa_max

式中，F为预紧力，M为质量块重量，a_max为最大加速度；

所述预紧力的上限取决于压电元件、绝缘垫片和预紧螺纹的强度；

根据所述传感器的预紧力阈值设定力矩扳手的拧紧力矩，并通过所述力矩扳手将预紧力施加给所述传感器，所述拧紧力矩为：

T＝K_dFd

式中，T为拧紧力矩，K_d为无量钢拧紧力矩系数，F为预紧力，d为螺纹公称直径。

7.根据权利要求6所述的传感器预紧力确定方法，其特征在于：确定所述预紧力的上限需要同时满足以下条件，具体包括：

(1)保证所述传感器在工作过程中，所述压电元件和所述绝缘垫片在承受最大压力时不会被破坏；

(2)保证所述预紧螺栓有足够的抗拉强度，在最大拉力的作用下不会被破坏；

(3)保证所述预紧螺纹副的抗挤压能力，在最大挤压力作用下不会被破坏。