本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压电传感器。
背景技术：
压电加速度传感器又称压电加速度计，属于惯性式传感器。压电传感器的原理是利用压电元件的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。
而现有的压电传感器不能同时满足结构紧凑和较大的灵敏度输出。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种压电传感器，能够在结构紧凑的同时具有较大的灵敏度输出。
第一方面，本实用新型实施例提供一种压电传感器，包括：支架，包括连接部件和连接至连接部件一端的支撑部件；压电元件，为环形结构体，套接设置在连接部件上；质量块，为环形结构体，套接设置在压电元件上；第一电路板，远离支撑部件叠设于质量块上，第一电路板的靠近质量块的表面布置有第一电路；第二电路板，远离支撑部件叠设于第一电路板上，第二电路板的背向第一电路板的表面布置有第二电路。
根据本实用新型实施例的一个方面，第一电路内嵌于第一电路板内。
根据本实用新型实施例的一个方面，第一电路对应质量块的环形中空区域设置于第二电路板。
根据本实用新型实施例的一个方面，第一电路板具有从外周表面朝向第一电路板内部凹陷的第一缺口。
根据本实用新型实施例的一个方面，第二电路板具有从外周表面朝向第二电路板内部凹陷的第二缺口。
根据本实用新型实施例的一个方面，第一缺口与第二缺口在第一电路板的轴向方向上对齐。
根据本实用新型实施例的一个方面，第一缺口或第二缺口为平齐缺口。
根据本实用新型实施例的一个方面，压电传感器还包括壳体，壳体具有内部空腔且具有支架开口，支架的支撑部件在支架开口处连接至壳体，压电元件、质量块、第一电路板和第二电路板设置在壳体的内部空腔中。
根据本实用新型实施例的一个方面，壳体还包括连接器开口，连接器开口处设置有连接器，第一缺口或第二缺口朝向连接器开口设置。
根据本实用新型实施例的一个方面，第一电路板和第二电路板为一体成型。
根据本实用新型实施例的压电传感器，包括叠设的第一电路板和第二电路板，且第一电路板和第二电路板分别布设有电路，在减小压电传感器横向尺寸的同时提供较大的电路面积，使得压电传感器结构紧凑的同时具有较大的灵敏度输出。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。
图1示出根据本实用新型一个实施方式的压电传感器的结构剖面示意图；
图2示出图1中第一电路板和第二电路板的一个实施例的剖面图；
图3示出图1中第一电路板和第二电路板的一个实施例的剖面俯视图；
图4示出图1中第一电路板和第二电路板的另一个实施例的剖面俯视图；
图5示出根据本实用新型另一个实施方式的压电传感器的结构剖面示意图。
附图标记说明：
1-支架；
2-压电元件；
3-质量块；
41-第一电路板；411-第一缺口；
42-第二电路板；421-第二缺口；
5-壳体；
6-连接器。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
图1示出根据本实用新型一个实施方式的压电传感器的结构剖面示意图。参阅图1，根据本实用新型实施例的压电传感器，包括：支架1、压电元件2、质量块3和电路板。进一步地，电路板包括第一电路板41和第二电路板42。
支架1包括连接部件和连接至连接部件一端的支撑部件。连接部件大体为柱状，且具有相对的两端和位于两端之间的外周面。在一个具体的实施例中，连接部件为圆柱状。可以理解的是，连接部件可以是多棱柱状，连接部件还可以是直径不同的多段柱体组合的柱状体。支撑部件大体为盘状，且连接至连接部件的一端。优选地，连接部件连接至支撑部件的中心。连接部件和支撑部件可以为一体成型连接。连接部件和支撑部件之间可以具有凸台，凸台位于连接部件和支撑部件的连接处，台阶面朝向远离支撑部件。凸台的外径大于连接部件的直径，且小于支撑部件的直径。
压电元件2为环形结构体，套接设置在连接部件上。压电元件2为压电材料结构体，例如为压电陶瓷结构体。压电元件2具有相对的内环面和外环面。压电元件2的内环面接触连接至连接部件的外周面。压电元件2与连接部件之间可以为胶接或胀紧连接。在支架1包括凸台的实施例中，压电元件2叠设在凸台的台阶面上，即压电元件2的一个端面与台阶面接触。压电元件2不接触支撑部件。
质量块3为环形结构体，套接设置在压电元件2上。质量块3为密度大于压电元件2的结构体。质量块3可以为相对密度较大的结构体，例如金属合金结构体。在一个具体的实施例中，质量块3为钨铜合金结构体。质量块3具有相对的内环面和外环面。质量块3的内环面接触连接至压电元件2的外环面。质量块3与压电元件2之间可以为胶接或胀紧连接。质量块3不接触支撑部件。质量块3的朝向支撑部件的端面与压电元件2朝向支撑部件的端面平齐。质量块3的轴向高度大于压电元件2的轴向高度。在一个优选的实施例中，质量块3的轴向高度为压电元件2的轴向高度的三倍以上。在一个可选的实施例中，质量块3的最大外径为压电元件2的最大外径的两倍以上。
第一电路板41远离支撑部件叠设于质量块3上，第一电路板41的靠近质量块3的表面布置有第一电路。第一电路板41大体为盘状，优选地为圆盘状。第一电路板41的直径等于或小于质量块3的最大外径。在一个优选的实施例中，第一电路板41的直径等于质量块3的最大外径。第一电路可以为敷设在第一电路板41的表面上的图案化电路结构。在一些可选的实施方式中，第一电路内嵌于第一电路板41内。在一些可选的实施例中，第一电路朝向支架1的支撑部件的投影可以部分重叠于质量块3的端面，由于第一电路采用内嵌设置，使得与质量块3相隔离，又充分利用第一电路板41的表面面积，使第一电路的电路面积最大化。在另一些可选的实施例中，第一电路对应质量块3的环形中空区域设置于第二电路板42。即第一电路朝向支架1的支撑部件的投影不重叠于质量块3的端面部分，这样可以避免质量块3对第一电路产生影响，提高电路可靠性。
第二电路板42远离支撑部件叠设于第一电路板41上，第二电路板42的背向第一电路板41的表面布置有第二电路。第二电路板42大体为盘状，优选地为圆盘状。第二电路板42的直径等于或小于质量块3的最大外径。在一个优选的实施例中，第二电路板42的直径等于质量块3的最大外径。优选地，第二电路板42的直径等于第一电路板41的直径。第二电路可以为敷设在第二电路板42的表面上的图案化电路结构。在一个可选的实施例中，第二电路内嵌于第二电路板42内。第二电路板42的第二电路可与第一电路板41的第一电路电连接。第二电路可以通过导线与第一电路电连接。
根据本实用新型实施例的压电传感器，包括叠设的第一电路板41和第二电路板42，且第一电路板41和第二电路板42分别布设有电路，在减小压电传感器横向尺寸的同时提供较大的电路面积，使得压电传感器结构紧凑的同时具有较大的灵敏度输出。进一步地，分别在第一电路板41和第二电路板42的一个表面上分别设置电路，电路板单面设置电路工艺简单成熟，易于实现。
一并参阅图2和3，图2示出图1中第一电路板和第二电路板的一个实施例的剖面图。图3示出图1中第一电路板和第二电路板的一个实施例的剖面俯视图。
在一些可选的实施方式中，第二电路板42具有从外周表面朝向第二电路板42内部凹陷的第二缺口421。第二缺口421为通槽状，贯穿第二电路板42的相对的两个端面，以使从第二电路板42的第二电路引出的电连接结构(例如导线)可在第二缺口421中延伸排布，这样不需要在第二电路板42外设置布线空间，可以缩减第二电路板42与其他结构之间的间隙，使得根据本实用新型实施例的压电传感器结构更加紧凑。
在一些可选的实施方式中，第一电路板41具有从外周表面朝向第一电路板41内部凹陷的第一缺口411。第一缺口411为通槽状，贯穿第一电路板41的相对的两个端面，以使从第一电路板41的第一电路引出的电连接结构(例如导线)可在第一缺口411中延伸排布，这样不需要在第一电路板41外设置布线空间，可以缩减第一电路板41与其他结构之间的间隙，使得根据本实用新型实施例的压电传感器结构更加紧凑。
可以理解的是，第二电路板42的第二缺口421与第一电路板41的第一缺口411可以分别单独设置，以对应减小额外的布线空间，即在第二电路板42外部或第一电路板41外部空间充足的情况下，可只对应设置第二缺口421或第一缺口411。在一个优选的实施例中，第二电路板42的第二缺口421与第一电路板41的第一缺口411均分别设置。在一些可选的实施方式中，第一缺口411与第二缺口421在第一电路板41的轴向方向上对齐。第一缺口411与第二缺口421对齐使得在其中排布的电连接结构(例如导线)的布线最简单，布线路径最短，节省材料并增加可靠性。第一缺口411的尺寸可以与第二缺口421的尺寸相同。可以理解的是，在其他结构的位置尺寸限制或有特定的电路排布需求时，第一缺口411与第二缺口421可以错开设置，或者第一缺口411与第二缺口421的尺寸设置为不同。
一并参阅图4，图4示出图1中第一电路板和第二电路板的另一个实施例的剖面俯视图。
在一些可选的实施方式中，第一缺口411或第二缺口421为平齐缺口。即第一缺口411在第一电路板41的外周面形成平齐切面，或第二缺口421在第二电路板42的外周面形成平齐切面。平齐缺口易于加工，且布线自由度更大。在一个优选的实施例中，第一缺口411和第二缺口421均为平齐缺口。在进一步的优选实施例中，第一缺口411和第二缺口421均为平齐缺口且对齐。
在一些可选的实施方式中，第一电路板41和第二电路板42为一体成型。即第一电路板41和第二电路板42为一个电路板，第一电路和第二电路分别设置在该电路板的两个相对端面上，这样可以该电路板的厚度可以设置得更薄。
一并参阅图5，图5示出根据本实用新型另一个实施方式的压电传感器的结构剖面示意图。
在一些可选的实施方式中，根据本实用新型实施例的压电传感器还包括壳体5，壳体5具有内部空腔且具有支架开口，支架1的支撑部件在支架开口处连接至壳体5，压电元件2、质量块3、第一电路板41和第二电路板42设置在壳体5的内部空腔中。壳体5的外部轮廓可以为圆柱形、多面体形、多棱柱形等。优选地，壳体5的外部轮廓为四面体形，由于壳体5的外周面具有侧平面，使得根据本实用新型实施例的压电传感器可以针对安装面垂直于受测表面的情况下利用该侧平面进行安装，例如粘接安装。壳体5的内部空腔轮廓可以与质量块3、第一电路板41和第二电路板42的外侧面轮廓相对应。在一个优选的实施例中，壳体5的内部空腔为圆柱状轮廓。在满足壳体5与质量块3、第一电路板41和第二电路板42不接触的情况下，可以将壳体5与质量块3、第一电路板41和第二电路板42之间的间隙设置得极小，以使结构紧凑。壳体5的支架开口可以为圆形，尺寸与支架1的支撑部件的尺寸相匹配，使得支撑部件可以盖设到支架开口。支架开口可以设置在壳体5的底部处。
在一些可选的实施方式中，壳体5还包括连接器开口，连接器开口处设置有连接器6，第一缺口411或第二缺口421朝向连接器开口设置。连接器开口不与支架开口同向。在一个可选的实施例中，连接器开口可以设置在壳体5的侧壁处。由于连接器开口处能够使壳体5的内部空腔形成一定的额外空间，第一缺口411或第二缺口421朝向连接器开口设置能够充分利用该额外空间以便于布线。
应当理解，说明书对于本实用新型的具体实施方式的描述是示例性的，而不应当解释为对于本实用新型保护范围的不当限制。本实用新型的保护范围由其权利要求限定，并涵盖落入其范围内的所有实施方式及其明显的等同变例。
1.一种压电传感器，其特征在于，包括：
支架(1)，包括连接部件和连接至所述连接部件一端的支撑部件；
压电元件(2)，为环形结构体，套接设置在所述连接部件上；
质量块(3)，为环形结构体，套接设置在所述压电元件(2)上；
第一电路板(41)，远离所述支撑部件叠设于所述质量块(3)上，所述第一电路板(41)的靠近所述质量块(3)的表面布置有第一电路；
第二电路板(42)，远离所述支撑部件叠设于所述第一电路板(41)上，所述第二电路板(42)的背向所述第一电路板(41)的表面布置有第二电路。
2.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述第一电路内嵌于所述第一电路板(41)内。
3.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述第一电路对应所述质量块(3)的环形中空区域设置于所述第二电路板(42)。
4.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述第一电路板(41)具有从外周表面朝向所述第一电路板(41)内部凹陷的第一缺口(411)。
5.根据权利要求4所述的压电传感器，其特征在于，所述第二电路板(42)具有从外周表面朝向所述第二电路板(42)内部凹陷的第二缺口(421)。
6.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征在于，所述第一缺口(411)与所述第二缺口(421)在所述第一电路板(41)的轴向方向上对齐。
7.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征在于，所述第一缺口(411)或所述第二缺口(421)为平齐缺口。
8.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征在于，所述压电传感器还包括壳体(5)，所述壳体(5)具有内部空腔且具有支架开口，所述支架(1)的所述支撑部件在所述支架开口处连接至所述壳体(5)，所述压电元件(2)、所述质量块(3)、所述第一电路板(41)和所述第二电路板(42)设置在所述壳体(5)的所述内部空腔中。
9.根据权利要求8所述的压电传感器，其特征在于，所述壳体(5)还包括连接器开口，所述连接器开口处设置有连接器(6)，所述第一缺口(411)或所述第二缺口(421)朝向所述连接器开口设置。
10.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述第一电路板(41)和所述第二电路板(42)为一体成型。
技术总结