專利名稱：聲和振動集成多功能傳感器及其制作方法
(一)、所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及的是一種傳感器。具體地說是一種聲和振動集成多功能傳感器。本發(fā)明還涉及這種傳感器的制作方法。
(二)、背景技術(shù)傳感器好比人的五官，是獲取信息的重要工具。隨著測控系統(tǒng)自動化的發(fā)展，要求傳感器準確度高、可靠性高、穩(wěn)定性好，而且具備一定的數(shù)據(jù)處理能力，并能夠自檢、自校、自補償。傳統(tǒng)的傳感器已不能滿足這樣的要求，有些場合需要同時測量多個參數(shù)的體積小的多功能傳感器(既能夠轉(zhuǎn)換兩種以上的不同物理量的傳感器)。例如，使用特殊的陶瓷把溫度和濕度敏感元件集成在一起，做成溫濕度傳感器；把檢測鈉離子和鉀離子的敏感元件集成在一個基片上，制成測量血液中離子成分的傳感器；將檢測幾種不同氣體敏感元件用厚膜制造工藝作在同一基片上，制成檢測H2S、C8H18、NH3、C20H20O四種氣體的多功能傳感器；在同一硅片上制作應(yīng)變計和溫度敏感元件，制成同時測量壓力和溫度的多功能傳感器，該傳感器還可以實現(xiàn)溫度補償。此外，日本學(xué)者還研制出其它多功能傳感器，如測量溫濕度和風(fēng)速，測量物體表面光潔度和溫度的傳感器。有些多功能傳感器是混合式的，分別制作幾個傳感器并組裝起來。這些多功能傳感器由于功能強，集成度高，體積小，因此可以大大減少傳感器的數(shù)量和連接電纜線的重量，這恰是導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行器所需要的，所以它們在航空航天領(lǐng)域中起著非常重要的作用。
目前，世界各國都在研制與開發(fā)各種多功能傳感器，其中最成功的是美國Honeywell公司研制的DSTJ-3000壓差壓力傳感器，在同一塊半導(dǎo)體基片上用離子注入法配置擴散了壓差、靜壓和溫度三個敏感元件。Par Scientific公司研制的1000系列數(shù)字式石英傳感器。日本日立研究所研制的可以識別四種氣體嗅覺傳感器。如上所述，目前已有一些多功能傳感器出現(xiàn)，但是既能測聲又能測振動的多功能傳感器卻未建報導(dǎo)。
(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于批量生產(chǎn)，集成的聲和振動多功能傳感器。本發(fā)明的目的還在于提供這種集成聲和振動多功能傳感器的制作方法。
本發(fā)明產(chǎn)品的組成包括管座、安裝在管座上的管殼和連接于管座上的管腳，管殼上部開有透聲孔，管殼內(nèi)與透聲孔相對應(yīng)處安裝有駐極體麥克風(fēng)，管座上安裝有電路板，電路板的中間為振動結(jié)構(gòu)敏感元件，在振動結(jié)構(gòu)敏感元件的兩側(cè)分別為聲接口電路與振動接口電路，駐極體麥克風(fēng)與聲接口電路通過柔性導(dǎo)線相連，振動結(jié)構(gòu)敏感元件與振動接口電路之間焊接。
本發(fā)明的產(chǎn)品還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、所述的振動結(jié)構(gòu)敏感元件位于管座軸線上。
2、聲接口電路與振動接口電路共用一個電源。
3、在電路板與管座之間設(shè)置有絕緣層。
本發(fā)明的產(chǎn)品是采用這樣的方法來制造的(1)采用標準駐極體麥克風(fēng)做聲的敏感元件，將其彈性粘接在傳感器管殼上面，并開有透聲孔；(2)將聲傳感器的集成接口電路固定在傳感器管座上，并與駐極體麥克風(fēng)通過導(dǎo)線柔性連接；(3)振動結(jié)構(gòu)敏感元件固定在傳感器管座軸線上；(4)將振動傳感器的集成接口電路固定在傳感器管座上，并于振動結(jié)構(gòu)敏感元件通過超聲焊接連接；(5)將聲傳感器、MEMS技術(shù)制作的振動傳感器結(jié)構(gòu)、與相應(yīng)接口電路芯片集成在一起，使振動傳感器位于軸線中央，組成一個聲和振動多功能動傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、結(jié)構(gòu)簡單，能夠同時測量聲和振動信號；2、聲和振動信號互相沒有影響；3、可靠性高，易于批量生產(chǎn)；4、靈敏度高，頻帶范圍寬。
本發(fā)明的產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，特別是在軍事上有一定的應(yīng)用背景。


圖1是本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的剖視圖；圖3是本發(fā)明管座的結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)、具體實施方案下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述
(1)采用標準小型駐極體麥克風(fēng)6做聲的敏感元件，挑選靈敏度高和一致性好的駐極體麥克風(fēng)，先將管殼1進行超聲清洗，并鉆一個半徑為1-3毫米的小孔，然后采用玻璃膠或有機硅膠彈性粘接層5將駐極體麥克風(fēng)彈性粘接并固定在管殼內(nèi)壁上面，并使透聲孔與駐極體麥克風(fēng)保持通道暢通。
(2)將帶有聲接口電路9和振動接口電路11的PCB板焊接在管座上，并在PCB板與管座之間加絕緣層8。
(3)將駐極體麥克風(fēng)與聲接口電路通過柔性導(dǎo)線連接。
(4)振動結(jié)構(gòu)敏感元件10用508膠固定在管座軸線上，使其對軸向振動的靈敏度最大。然后將振動接口電路與振動結(jié)構(gòu)敏感元件通過超聲焊接連接。
(5)將聲傳感器、MEMS技術(shù)制作的振動傳感器結(jié)構(gòu)、與相應(yīng)接口電路芯片集成在一起，使振動傳感器位于軸線中央，組成一個聲和振動多功能動傳感器。然后將傳感器殼體壓焊成一體。
管座上帶有的管腳包括+5V單一電源12、地電位13、振動輸出14、15、聲輸出16、17和備用腳18。
權(quán)利要求
1.一種聲和振動集成多功能傳感器，它包括管座、安裝在管座上的管殼和連接于管座上的管腳，其特征是管殼上部開有透聲孔，管殼內(nèi)與透聲孔相對應(yīng)處安裝有駐極體麥克風(fēng)，管座上安裝有電路板，電路板的中間為振動結(jié)構(gòu)敏感元件，在振動結(jié)構(gòu)敏感元件的兩側(cè)分別為聲接口電路與振動接口電路，駐極體麥克風(fēng)與聲接口電路通過柔性導(dǎo)線相連，振動結(jié)構(gòu)敏感元件與振動接口電路之間焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲和振動集成多功能傳感器，其特征是所述的振動結(jié)構(gòu)敏感元件位于管座軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聲和振動集成多功能傳感器，其特征是聲接口電路與振動接口電路共用一個電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聲和振動集成多功能傳感器，其特征是在電路板與管座之間設(shè)置有絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲和振動集成多功能傳感器，其特征是在電路板與管座之間設(shè)置有絕緣層。
6.一種聲和振動集成多功能傳感器的制作方法，其特征是(1)采用標準駐極體麥克風(fēng)做聲的敏感元件，將其彈性粘接、固定在傳感器管殼上面，并開有透聲孔；(2)將聲傳感器的集成接口電路固定在傳感器管座上，并與駐極體麥克風(fēng)通過導(dǎo)線柔性連接；(3)振動結(jié)構(gòu)敏感元件固定在傳感器管座軸線上；(4)將振動傳感器的集成接口電路固定在傳感器管座上，并于振動結(jié)構(gòu)敏感元件通過超聲焊接連接；(5)將聲傳感器、MEMS技術(shù)制作的振動傳感器結(jié)構(gòu)、與相應(yīng)接口電路芯片集成在一起，使振動傳感器位于軸線中央，組成一個聲和振動多功能動傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種聲和振動集成多功能傳感器及其制造方法。它包括管座、安裝在管座上的管殼和連接于管座上的管腳，管殼上部開有透聲孔，管殼內(nèi)與透聲孔相對應(yīng)處安裝有駐極體麥克風(fēng)，管座上安裝有電路板，電路板的中間為振動結(jié)構(gòu)敏感元件，在振動結(jié)構(gòu)敏感元件的兩側(cè)分別為聲接口電路與振動接口電路，駐極體麥克風(fēng)與聲接口電路通過柔性導(dǎo)線相連，振動結(jié)構(gòu)敏感元件與振動接口電路之間焊接。本發(fā)明的產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)簡單，能夠同時測量聲和振動信號，聲和振動信號互相沒有影響，可靠性高，易于批量生產(chǎn)，靈敏度高，頻帶范圍寬等優(yōu)點。
文檔編號G01H11/00GK1584518SQ20041001378
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者劉曉為, 陳偉平, 霍明學(xué), 蘭慕杰, 譚曉昀 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)