用于外来干扰报警系统的结构声检测器的制作方法
专利名称：用于外来干扰报警系统的结构声检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于外来干扰报警系统的结构声检测器，该检测器具有一个结构声麦克风，此麦克风具有一个与电子评估单元连接的压电传感器，该压电传感器用于结构声振动并用于把这些振动转换为电信号。
这些结构声检测器也叫作噪声检测器，用于检测对由钢或混凝土制成的保护物体和具有塑料增强保护涂层的保险柜的冲击。特别是用该检测器监视拱顶墙和门，保险柜以及自动出纳机。它们的工作方式基于这样的事实，即比如使用硬的材料，例如混凝土或金属时，就产生巨大的加速度，由此产生机械振动，该机械振动作为结构声在上述材料中传播。压电传感器获取这些振动，并把它们转换成电信号。检测器的电子设备评估该信号并根据适当的评估结果启动报警装置。
在所有至今为止所知的结构声检测器中，传感器由压电薄片构成，该压电薄片粘到它的载体上。由于这一点，麦克风的灵敏度主要受外部参数例如接触压力、厚度和粘结剂层的质量影响，还受周围的机械部件及诸如此类的物体的影响。这导致必须调整每一个单个的检测器，这就不得不考虑所增加的生产成本。
麦克风依赖外部参数的第二个后果在于麦克风的传送功能，即结构声的拾取和发射不能控制或重复。另外，结构声麦克风的共振频率和灵敏度受到构成传感器外壳部分的金属法兰的极大影响。
本发明现在要以这样一种方式改进已知的结构声检测器，即麦克风的灵敏度不再依赖外部参数，除了依赖传感器特性外不依赖任何因素，因此，就不需要进一步的微调或调整。麦克风的传送功能也应该是可重复的和可控制的。
本发明这样解决所提出的问题，即压电传感器包括一个确定的振动棒，该振动棒由双压电晶片元件构成并用混合技术连接到导电载体上。
本发明的传感器的主要优点是振动棒的共振频率几乎只取决于它的尺寸，而仅在极小的程度上取决于支撑麦克风的法兰。因此，麦克风的灵敏度和共振频率只依赖于传感器的特性，而不再依赖于外部参数，由于这一点，无需进一步的调整，而因此简化了生产并降低了成本。
双压电晶片元件是菲利浦零件产品目录中的两个薄的、连在一起、以形成一个单元的PXE薄片，PXE表示压电材料。由双压电晶片元件构成的振动棒具有在双压电晶片和导电载体之间产生可精确重复连接的优点，由于这一点，进一步降低了传感器的制造成本。
将用于它的部件的导电载体连到一个基座上，最好是连到一个晶体管管座上，以便在这部分和双压电晶片元件的下部之间形成电连接。
下面参照实施例和附图更详细地说明本发明。
图1是结构声检测器的方块图;
图2是穿过含有麦克风的检测器的那部分的剖面图;
图3表明了图2中的麦克风的细节，以及图4是沿着图3中的IV-IV线的剖面图。
按照图示，图1中所示的噪声检测器GM包括一个起结构声拾取作用的麦克风1和一个评估电路AS。麦克风1用来获取当使用硬材料时产生的巨大的加速度所产生的振动，并把这些振动转换为电信号。例如，可从 US-A 4，290，058中得知评估电路，这里只简要说明一下。
麦克风1的输出信号经由一个阻抗转换器2送给前置放大器3。前置放大的信号经由另一个放大器4送到混合器5，在混合器5中，被放大了的信号与振荡器7的信号混合，一个慢运行扫描振荡器6扫描振荡器7。信号混合的产物经由灵敏度控制器8送给中频放大器9。被放大了的IF信号作用在一个电压被控制的电源10上，电源10给积分电容器11充电。一旦在积分电容器11处的电压超过报警比较器12的阈值，报警继电器13落下就触发报警装置。
报警比较器用导线连接成一个Shmitt触发器。这样选择开关阈值使得当由于积分电容器11经由放电网络14放电而报警时，报警自保持时间在1秒左右。当强冲击或爆炸时，启动触发器电路15，在一个短时间内给积分电容器11充电，并导致将触发报警器。如果在两个连续的噪声之间的时间间隔约大于5秒，那么，积分电容器11经由级16迅速放电。
图2显示了穿过图1中的噪声检测器GM的麦克风1的轴向剖面。按照图示，这包括旋到要被保护的物体上的麦克风法兰17，为了精确，使它在图中的底表面紧密配合上述物体。传感器18封装进或粘进麦克风法兰17。传感器18在顶部用一个端面板19密封，端面板19同样也粘到麦克风法兰17上，并有一接线端触点接到电子评估单元AS上(图1)。一个安装板20放到麦克风法兰17上，并用橡胶衬垫21与麦克风法兰之间产生缓冲。用螺钉22把安装板20连到麦克风法兰上;一个垫片23平放在安装板20上并用螺钉22穿透，垫片23防止麦克风法兰17从安装板20掉出。
安装板20配有一个用于电子评估单元的紧固腹板24，电子评估单元支撑在一个旋转塑料罩中。安装板20还有用于固体外壳罩的固定支架25，固体外壳罩用一个针对未经许可的干扰的破坏开关固定。用于电子评估单元的塑料罩、外壳罩和破坏开关对本发明并不重要，因此未示出。
图3和4中示出了麦克风1的传感器18，图3示出了轴向剖面，而图4示出了沿图3中的IV-IV线的横截面。按照图示，传感器18包括一个晶体管管座26、一个小的连接到传感器18上的导电载体板27、一连接到该板上的压电振动棒28、一个复盖帽29和3个接线端30和31，三个接线端30和31中的两个接线端30放线到在盖19中(图2)的接线端触点，而划成点划线的接线端31用于接地。
载体板27用来在振动棒28和晶体管管座26之间产生一个间隔，这使得振动棒28能自由振动。载体板27还在振动棒28的下部和晶体管管座26之间形成电连接。最好采用陶瓷用作载体板27的材料，不过，也可用金属基板形成该载体板。
用所谓双压电晶片元件构成振动棒28，根据菲利浦压电元件产品目录，该双压电晶片元件是两个薄的、连在一起的、以构成一个单元的PXE薄片。将双压电晶片元件串联或并联工作，建议PXE薄片串联使用，用于传感器。
振动棒28全长5.33mm，横截面积1.5×0.5mm21，并具有处于约12KHz至22KHz范围内的共振频率，象载体板27一样镀了金。用混合技术把振动棒28连接到载体板27上。通过混合技术来了解积分电路，在积分电路中，半导体片是粘上、焊上或用导线连接。这里的连接也是用细金导线在半导体元件内部形成电连接。
图4中的参考记号32就是指这些在振动棒28和两个接触点30之间形成连接的细导线。这些细导线是金的，直径25μm。按照图示，在振动棒28的同一侧上配置两根连线，这使得能检测由于爆炸或硬冲击所造成的振动棒28的破裂。
如果用陶瓷薄片形成载体板27，那么，就用导电环氧树脂把晶体管管座26和该陶瓷薄片粘在一起，还把该陶瓷薄片和振动棒28粘在一起，这使得振动棒28的下部与晶体管管座26电连接。由麦克风1接收的结构声通过晶体管管座26发送到声学硬耦合的振动棒28，并激发该振动棒28。在传感器18的输出端得到的电信号提供了关于这个激发的性质和强度的信息。
本发明结构声检测器并不限于所说明的实际例子，特别是并不限于图1所示的电子评估单元AS及图2所示的麦克风1。压电传感器的两个特征对于本发明是关键一方面是振动棒形式的精确确定的传感器以及用混合技术制作和组装该传感器，另一方面，使用双压电晶片作为振动棒。
权利要求
1.用于外来干扰报警系统的结构声检测器，该检测器具有一个结构声麦克风，此麦克风具有一个与电子评估单元连接的压电传感器用于结构声振动并用于把这些振动转换为电信号，其特征是所述的压电传感器包括一个确定的振动棒(28)，该振动棒(28)由双压电晶片元件构成并用混合技术接到导电载体(27)上。
2.如权利要求1所述的结构声检测器，其特征是用金属基板构成载体(27)。
3.如权利要求1所述的结构声检测器，其特征是载体(27)由陶瓷薄片构成。
4.如权利要求3所述的结构声检测器，其特征是振动棒(28)和陶瓷薄片是镀金的，而且直接在该振动棒上进行连接。
5.如权利要求4所述的结构声检测器，其特征是上述陶瓷薄片用晶体管管座(26)支撑，并用导电环氧树脂粘到该晶体管管座(26)上。
6.如权利要求4所述的结构声检测器，其特征是两根连线(32)配置在振动棒(28)的同一侧。
7.如权利要求1至6中的任何一个所述的结构声检测器，其特征是振动棒长1至7mm，最好长5mm左右，而且横截面积小于1mm2。
全文摘要
检测器包括一个结构声麦克风，此麦克风具有压电传感器(18)并连接到电子评估单元上，压电传感器(18)用于结构声振动。该传感器具有用混合技术连接到一个载体(27)上的振动棒(28)。用双压电晶片元件构成振动棒(28)，而用导电陶瓷薄片构成所述载体。
文档编号G01H11/08GK1113567SQ95100099
公开日1995年12月20日 申请日期1995年1月20日 优先权日1994年1月20日
发明者G·韦格曼, C·施图达希, P·梅尔基, P·施坦纳, P·赖泽 申请人:塞比卢斯有限公司
技术领域：
本发明涉及用于外来干扰报警系统的结构声检测器，该检测器具有一个结构声麦克风，此麦克风具有一个与电子评估单元连接的压电传感器，该压电传感器用于结构声振动并用于把这些振动转换为电信号。
这些结构声检测器也叫作噪声检测器，用于检测对由钢或混凝土制成的保护物体和具有塑料增强保护涂层的保险柜的冲击。特别是用该检测器监视拱顶墙和门，保险柜以及自动出纳机。它们的工作方式基于这样的事实，即比如使用硬的材料，例如混凝土或金属时，就产生巨大的加速度，由此产生机械振动，该机械振动作为结构声在上述材料中传播。压电传感器获取这些振动，并把它们转换成电信号。检测器的电子设备评估该信号并根据适当的评估结果启动报警装置。
在所有至今为止所知的结构声检测器中，传感器由压电薄片构成，该压电薄片粘到它的载体上。由于这一点，麦克风的灵敏度主要受外部参数例如接触压力、厚度和粘结剂层的质量影响，还受周围的机械部件及诸如此类的物体的影响。这导致必须调整每一个单个的检测器，这就不得不考虑所增加的生产成本。
麦克风依赖外部参数的第二个后果在于麦克风的传送功能，即结构声的拾取和发射不能控制或重复。另外，结构声麦克风的共振频率和灵敏度受到构成传感器外壳部分的金属法兰的极大影响。
本发明现在要以这样一种方式改进已知的结构声检测器，即麦克风的灵敏度不再依赖外部参数，除了依赖传感器特性外不依赖任何因素，因此，就不需要进一步的微调或调整。麦克风的传送功能也应该是可重复的和可控制的。
本发明这样解决所提出的问题，即压电传感器包括一个确定的振动棒，该振动棒由双压电晶片元件构成并用混合技术连接到导电载体上。
本发明的传感器的主要优点是振动棒的共振频率几乎只取决于它的尺寸，而仅在极小的程度上取决于支撑麦克风的法兰。因此，麦克风的灵敏度和共振频率只依赖于传感器的特性，而不再依赖于外部参数，由于这一点，无需进一步的调整，而因此简化了生产并降低了成本。
双压电晶片元件是菲利浦零件产品目录中的两个薄的、连在一起、以形成一个单元的PXE薄片，PXE表示压电材料。由双压电晶片元件构成的振动棒具有在双压电晶片和导电载体之间产生可精确重复连接的优点，由于这一点，进一步降低了传感器的制造成本。
将用于它的部件的导电载体连到一个基座上，最好是连到一个晶体管管座上，以便在这部分和双压电晶片元件的下部之间形成电连接。
下面参照实施例和附图更详细地说明本发明。
图1是结构声检测器的方块图;
图2是穿过含有麦克风的检测器的那部分的剖面图;
图3表明了图2中的麦克风的细节，以及图4是沿着图3中的IV-IV线的剖面图。
按照图示，图1中所示的噪声检测器GM包括一个起结构声拾取作用的麦克风1和一个评估电路AS。麦克风1用来获取当使用硬材料时产生的巨大的加速度所产生的振动，并把这些振动转换为电信号。例如，可从 US-A 4，290，058中得知评估电路，这里只简要说明一下。
麦克风1的输出信号经由一个阻抗转换器2送给前置放大器3。前置放大的信号经由另一个放大器4送到混合器5，在混合器5中，被放大了的信号与振荡器7的信号混合，一个慢运行扫描振荡器6扫描振荡器7。信号混合的产物经由灵敏度控制器8送给中频放大器9。被放大了的IF信号作用在一个电压被控制的电源10上，电源10给积分电容器11充电。一旦在积分电容器11处的电压超过报警比较器12的阈值，报警继电器13落下就触发报警装置。
报警比较器用导线连接成一个Shmitt触发器。这样选择开关阈值使得当由于积分电容器11经由放电网络14放电而报警时，报警自保持时间在1秒左右。当强冲击或爆炸时，启动触发器电路15，在一个短时间内给积分电容器11充电，并导致将触发报警器。如果在两个连续的噪声之间的时间间隔约大于5秒，那么，积分电容器11经由级16迅速放电。
图2显示了穿过图1中的噪声检测器GM的麦克风1的轴向剖面。按照图示，这包括旋到要被保护的物体上的麦克风法兰17，为了精确，使它在图中的底表面紧密配合上述物体。传感器18封装进或粘进麦克风法兰17。传感器18在顶部用一个端面板19密封，端面板19同样也粘到麦克风法兰17上，并有一接线端触点接到电子评估单元AS上(图1)。一个安装板20放到麦克风法兰17上，并用橡胶衬垫21与麦克风法兰之间产生缓冲。用螺钉22把安装板20连到麦克风法兰上;一个垫片23平放在安装板20上并用螺钉22穿透，垫片23防止麦克风法兰17从安装板20掉出。
安装板20配有一个用于电子评估单元的紧固腹板24，电子评估单元支撑在一个旋转塑料罩中。安装板20还有用于固体外壳罩的固定支架25，固体外壳罩用一个针对未经许可的干扰的破坏开关固定。用于电子评估单元的塑料罩、外壳罩和破坏开关对本发明并不重要，因此未示出。
图3和4中示出了麦克风1的传感器18，图3示出了轴向剖面，而图4示出了沿图3中的IV-IV线的横截面。按照图示，传感器18包括一个晶体管管座26、一个小的连接到传感器18上的导电载体板27、一连接到该板上的压电振动棒28、一个复盖帽29和3个接线端30和31，三个接线端30和31中的两个接线端30放线到在盖19中(图2)的接线端触点，而划成点划线的接线端31用于接地。
载体板27用来在振动棒28和晶体管管座26之间产生一个间隔，这使得振动棒28能自由振动。载体板27还在振动棒28的下部和晶体管管座26之间形成电连接。最好采用陶瓷用作载体板27的材料，不过，也可用金属基板形成该载体板。
用所谓双压电晶片元件构成振动棒28，根据菲利浦压电元件产品目录，该双压电晶片元件是两个薄的、连在一起的、以构成一个单元的PXE薄片。将双压电晶片元件串联或并联工作，建议PXE薄片串联使用，用于传感器。
振动棒28全长5.33mm，横截面积1.5×0.5mm21，并具有处于约12KHz至22KHz范围内的共振频率，象载体板27一样镀了金。用混合技术把振动棒28连接到载体板27上。通过混合技术来了解积分电路，在积分电路中，半导体片是粘上、焊上或用导线连接。这里的连接也是用细金导线在半导体元件内部形成电连接。
图4中的参考记号32就是指这些在振动棒28和两个接触点30之间形成连接的细导线。这些细导线是金的，直径25μm。按照图示，在振动棒28的同一侧上配置两根连线，这使得能检测由于爆炸或硬冲击所造成的振动棒28的破裂。
如果用陶瓷薄片形成载体板27，那么，就用导电环氧树脂把晶体管管座26和该陶瓷薄片粘在一起，还把该陶瓷薄片和振动棒28粘在一起，这使得振动棒28的下部与晶体管管座26电连接。由麦克风1接收的结构声通过晶体管管座26发送到声学硬耦合的振动棒28，并激发该振动棒28。在传感器18的输出端得到的电信号提供了关于这个激发的性质和强度的信息。
本发明结构声检测器并不限于所说明的实际例子，特别是并不限于图1所示的电子评估单元AS及图2所示的麦克风1。压电传感器的两个特征对于本发明是关键一方面是振动棒形式的精确确定的传感器以及用混合技术制作和组装该传感器，另一方面，使用双压电晶片作为振动棒。
权利要求
1.用于外来干扰报警系统的结构声检测器，该检测器具有一个结构声麦克风，此麦克风具有一个与电子评估单元连接的压电传感器用于结构声振动并用于把这些振动转换为电信号，其特征是所述的压电传感器包括一个确定的振动棒(28)，该振动棒(28)由双压电晶片元件构成并用混合技术接到导电载体(27)上。
2.如权利要求1所述的结构声检测器，其特征是用金属基板构成载体(27)。
3.如权利要求1所述的结构声检测器，其特征是载体(27)由陶瓷薄片构成。
4.如权利要求3所述的结构声检测器，其特征是振动棒(28)和陶瓷薄片是镀金的，而且直接在该振动棒上进行连接。
5.如权利要求4所述的结构声检测器，其特征是上述陶瓷薄片用晶体管管座(26)支撑，并用导电环氧树脂粘到该晶体管管座(26)上。
6.如权利要求4所述的结构声检测器，其特征是两根连线(32)配置在振动棒(28)的同一侧。
7.如权利要求1至6中的任何一个所述的结构声检测器，其特征是振动棒长1至7mm，最好长5mm左右，而且横截面积小于1mm2。
全文摘要
检测器包括一个结构声麦克风，此麦克风具有压电传感器(18)并连接到电子评估单元上，压电传感器(18)用于结构声振动。该传感器具有用混合技术连接到一个载体(27)上的振动棒(28)。用双压电晶片元件构成振动棒(28)，而用导电陶瓷薄片构成所述载体。
文档编号G01H11/08GK1113567SQ95100099
公开日1995年12月20日 申请日期1995年1月20日 优先权日1994年1月20日
发明者G·韦格曼, C·施图达希, P·梅尔基, P·施坦纳, P·赖泽 申请人:塞比卢斯有限公司
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