[發(fā)明專利]用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310634131.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103575347A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王登攀;王露;方鑫;楊靖;鮮曉軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器。

背景技術(shù)

PVDF超聲傳感器是一種利用PVDF壓電薄膜在交變電流驅(qū)動(dòng)下的振動(dòng)進(jìn)行聲輻射的器件，其常見(jiàn)結(jié)構(gòu)由PVDF壓電薄膜及施加邊界條件和支撐的外部結(jié)構(gòu)組成。PVDF超聲傳感器的基本工作原理為：當(dāng)交變電信號(hào)施加到PVDF壓電薄膜上時(shí)，薄膜由于逆壓電效應(yīng)發(fā)生形變，并產(chǎn)生振動(dòng)位移，從而向周圍的介質(zhì)中輻射聲能量。

超聲波氣流信息檢測(cè)是近年來(lái)流量檢測(cè)領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)，具有非接觸和測(cè)量精度高等特點(diǎn)。超聲氣流檢測(cè)可用于防化反恐方艙、各種密封艙體、載人工程、嫦娥工程、大飛機(jī)項(xiàng)目等各種需要對(duì)氣體流量精確檢測(cè)和控制的場(chǎng)合。超聲波測(cè)流技術(shù)還可用于風(fēng)速風(fēng)向儀，具有精度高、體積小、測(cè)量范圍廣、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的特點(diǎn)。

超聲傳感器是超聲波氣流信息敏感技術(shù)的核心部件，是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件。常用的壓電傳感器多采用壓電陶瓷作為敏感元件，由于壓電陶瓷聲阻抗遠(yuǎn)高于空氣的聲阻抗，限制了其作為氣體超聲傳感器的應(yīng)用。作為一種新型壓電高分子聚合物，具有質(zhì)量輕、密度小、柔韌性好、聲阻抗低、靈敏度高等特點(diǎn)，易與空氣介質(zhì)阻抗匹配，可用作氣體超聲傳感器的敏感元件。目前，PVDF壓電薄膜已被用于壓力傳感器、加速度傳感器、水聽(tīng)器等。作為超聲傳感器的敏感元件，美國(guó)精量電子利用PVDF制作了柱形全指向性揚(yáng)聲器，而用于氣流檢測(cè)的超聲傳感器需要進(jìn)行窄波束、高指向性發(fā)射，因此，急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)高指向性發(fā)射和接收的PVDF超聲傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高指向性發(fā)射和接收的PVDF超聲傳感器。

本發(fā)明所提供的一種用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器，其特征在于：所述用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器包括底座、蓋板、PVDF薄膜、上電極、下電極、第一橡膠圈、第二橡膠圈及彈性墊塊，所述底座的上表面上開(kāi)設(shè)有凹槽，所述蓋板的下表面上突設(shè)有凸塊，所述第一橡膠圈設(shè)置于底座的凹槽內(nèi)，所述第二橡膠圈套設(shè)于蓋板的凸塊上，所述PVDF薄膜設(shè)置于蓋板與底座之間且與第一橡膠圈及第二橡膠圈相接觸，所述PVDF薄膜的外側(cè)還通過(guò)彈性墊塊與蓋板的下表面相接觸以及直接與底座的上表面相接觸，所述PVDF薄膜與彈性墊塊之間設(shè)置有上電極，所述PVDF薄膜與底座的上表面之間設(shè)置有下電極。

其中，所述底座呈圓柱狀，且其內(nèi)部的凹槽為階梯狀。

其中，所述底座呈圓柱狀，自所述底座的表面沿著圓柱的高度方向向下開(kāi)設(shè)有第一凹槽，自所述第一凹槽的底部繼續(xù)沿著圓柱的高度方向向下開(kāi)設(shè)有第二凹槽，所述第一凹槽的直徑大于第二凹槽的直徑。

其中，所述第一橡膠圈的外徑與第一凹槽的內(nèi)徑相等，且所述第一橡膠圈的高度與第一凹槽的深度相同。

其中，所述蓋板呈圓柱狀，所述凸塊突設(shè)于蓋板的下表面的中間位置。

其中，所述凸塊中開(kāi)設(shè)有一貫通整個(gè)蓋板的通孔，所述用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器還包括保護(hù)膜，所述保護(hù)膜設(shè)置于蓋板的上表面，用于密封所述凸塊中的通孔。

其中，所述PVDF薄膜、上電極以及彈性墊塊之間采用粘接劑進(jìn)行粘結(jié)。

其中，所述PVDF薄膜、下電極以及底座之間采用粘接劑進(jìn)行粘結(jié)。

其中，所述蓋板及底座上各對(duì)應(yīng)設(shè)置有若干螺孔，所述蓋板及底座通過(guò)若干螺栓及螺帽進(jìn)行固定連接。

上述用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器通過(guò)彈性墊塊及橡膠墊圈對(duì)PVDF薄膜施加壓力，可以實(shí)現(xiàn)高指向性發(fā)射和接收的功能。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；

圖1是本發(fā)明用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器的較佳實(shí)施方式的剖視圖。

圖2是本發(fā)明用于氣流檢測(cè)的PVDF超聲傳感器的較佳實(shí)施方式的俯視圖。

圖3是圖1中A部分的局部放大圖。

具體實(shí)施例

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。