声和振动集成多功能传感器及其制作方法

摘要

本发明提供的是一种声和振动集成多功能传感器及其制造方法。它包括管座、安装在管座上的管壳和连接于管座上的管脚，管壳上部开有透声孔，管壳内与透声孔相对应处安装有驻极体麦克风，管座上安装有电路板，电路板的中间为振动结构敏感元件，在振动结构敏感元件的两侧分别为声接口电路与振动接口电路，驻极体麦克风与声接口电路通过柔性导线相连，振动结构敏感元件与振动接口电路之间焊接。本发明的产品具有结构简单，能够同时测量声和振动信号，声和振动信号互相没有影响，可靠性高，易于批量生产，灵敏度高，频带范围宽等优点。

说明书

(一)、所属领域

本发明涉及的是一种传感器。具体地说是一种声和振动集成多功能传感器。本发明还涉及这种传感器的制作方法。

(二)、背景技术

传感器好比人的五官，是获取信息的重要工具。随着测控系统自动化的发展，要求传感器准确度高、可靠性高、稳定性好，而且具备一定的数据处理能力，并能够自检、自校、自补偿。传统的传感器已不能满足这样的要求，有些场合需要同时测量多个参数的体积小的多功能传感器(既能够转换两种以上的不同物理量的传感器)。例如，使用特殊的陶瓷把温度和湿度敏感元件集成在一起，做成温湿度传感器；把检测钠离子和钾离子的敏感元件集成在一个基片上，制成测量血液中离子成分的传感器；将检测几种不同气体敏感元件用厚膜制造工艺作在同一基片上，制成检测H₂S、C₈H₁₈、NH₃、C₂₀H₂₀O四种气体的多功能传感器；在同一硅片上制作应变计和温度敏感元件，制成同时测量压力和温度的多功能传感器，该传感器还可以实现温度补偿。此外，日本学者还研制出其它多功能传感器，如测量温湿度和风速，测量物体表面光洁度和温度的传感器。有些多功能传感器是混合式的，分别制作几个传感器并组装起来。这些多功能传感器由于功能强，集成度高，体积小，因此可以大大减少传感器的数量和连接电缆线的重量，这恰是导弹、卫星、宇宙飞船等飞行器所需要的，所以它们在航空航天领域中起着非常重要的作用。

目前，世界各国都在研制与开发各种多功能传感器，其中最成功的是美国Honeywell公司研制的DSTJ-3000压差压力传感器，在同一块半导体基片上用离子注入法配置扩散了压差、静压和温度三个敏感元件。Par Scientific公司研制的1000系列数字式石英传感器。日本日立研究所研制的可以识别四种气体嗅觉传感器。如上所述，目前已有一些多功能传感器出现，但是既能测声又能测振动的多功能传感器却未建报导。

(三)、发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，易于批量生产，集成的声和振动多功能传感器。本发明的目的还在于提供这种集成声和振动多功能传感器的制作方法。

本发明产品的组成包括管座、安装在管座上的管壳和连接于管座上的管脚，管壳上部开有透声孔，管壳内与透声孔相对应处安装有驻极体麦克风，管座上安装有电路板，电路板的中间为振动结构敏感元件，在振动结构敏感元件的两侧分别为声接口电路与振动接口电路，驻极体麦克风与声接口电路通过柔性导线相连，振动结构敏感元件与振动接口电路之间焊接。

本发明的产品还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的振动结构敏感元件位于管座轴线上。

2、声接口电路与振动接口电路共用一个电源。

3、在电路板与管座之间设置有绝缘层。

本发明的产品是采用这样的方法来制造的：

(1)采用标准驻极体麦克风做声的敏感元件，将其弹性粘接在传感器管壳上面，并开有透声孔；

(2)将声传感器的集成接口电路固定在传感器管座上，并与驻极体麦克风通过导线柔性连接；

(3)振动结构敏感元件固定在传感器管座轴线上；

(4)将振动传感器的集成接口电路固定在传感器管座上，并于振动结构敏感元件通过超声焊接连接；

(5)将声传感器、MEMS技术制作的振动传感器结构、与相应接口电路芯片集成在一起，使振动传感器位于轴线中央，组成一个声和振动多功能动传感器。

本发明的优点在于：

1、结构简单，能够同时测量声和振动信号；

2、声和振动信号互相没有影响；

3、可靠性高，易于批量生产；

4、灵敏度高，频带范围宽。

本发明的产品的应用领域十分广泛，特别是在军事上有一定的应用背景。

(四)、附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明管座的结构示意图。

(五)、具体实施方案

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

(1)采用标准小型驻极体麦克风6做声的敏感元件，挑选灵敏度高和一致性好的驻极体麦克风，先将管壳1进行超声清洗，并钻一个半径为1-3毫米的小孔，然后采用玻璃胶或有机硅胶弹性粘接层5将驻极体麦克风弹性粘接并固定在管壳内壁上面，并使透声孔与驻极体麦克风保持通道畅通。

(2)将带有声接口电路9和振动接口电路11的PCB板焊接在管座上，并在PCB板与管座之间加绝缘层8。

(3)将驻极体麦克风与声接口电路通过柔性导线连接。

(4)振动结构敏感元件10用508胶固定在管座轴线上，使其对轴向振动的灵敏度最大。然后将振动接口电路与振动结构敏感元件通过超声焊接连接。

(5)将声传感器、MEMS技术制作的振动传感器结构、与相应接口电路芯片集成在一起，使振动传感器位于轴线中央，组成一个声和振动多功能动传感器。然后将传感器壳体压焊成一体。

管座上带有的管脚包括+5V单一电源12、地电位13、振动输出14、15、声输出16、17和备用脚18。