[發明專利]一種絕緣膜組合式石英壓電傳感器及其標定方法

在審

• 申請號: 201810172322.2
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108362420A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 林鵬
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L5/14;G01L25/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種絕緣膜組合式石英壓電傳感器，其特征在于，包括下層聚酰亞胺絕緣膜(1)和上層聚酰亞胺絕緣膜(2)，下層聚酰亞胺絕緣膜(1)和上層聚酰亞胺絕緣膜(2)之間設置有石英晶片(3)，石英晶片(3)的上下面布設銅箔引線(4)；下層聚酰亞胺絕緣膜(1)和上層聚酰亞胺絕緣膜(2)之間注入環氧樹脂(5)粘結壓實封裝。

2.根據權利要求1所述的一種絕緣膜組合式石英壓電傳感器，其特征在于，所述的石英晶片(3)的上下分別表面設置有先蒸汽沉積鉻，再真空鍍銀的鍍層(7)。

3.根據權利要求1所述的一種絕緣膜組合式石英壓電傳感器，其特征在于，所述的鍍層(7)的厚度不大于3μm。

4.根據權利要求1所述的一種絕緣膜組合式石英壓電傳感器，其特征在于，所述的石英晶片(3)的厚度為0.2mm，直徑20mm。

5.根據權利要求1所述的一種絕緣膜組合式石英壓電傳感器的標定方法，其特征在于，其步驟為：

步驟一：將石英晶片(3)的負極面和正極面之間串聯負載電阻R和示波器，得到壓電傳感器測量組件；

步驟二：將步驟一中得到的壓電傳感器測量組件中的石英晶片(3)的負極面緊貼于靶(8)的表面，用于測量靶(8)表面上的沖擊波應力σ(t)隨時間的變化；當沖擊波應力σ(t)作用在石英晶片(3)電極時，由于壓電效應，在測量電路中產生壓電電流i(t)，壓電電荷Q由下式計算

式中U(t)為負載電阻R上的壓電電壓信號；平面一維應變狀態下的石英晶片(3)的壓電方程為：

Q＝AKσ (2)

式中，A為電極面積，K為晶片壓電系數，由實驗標定給出，由(1)和(2)可得

通過測量壓電電壓信號，并對信號積分即可得到通過石英晶片3的沖擊波波形；

靶(8)的正前方設置有彈射裝置，所述的彈射裝置包括飛行軌道(9)，飛行軌道(9)的一端設置有彈托(10)，彈托(10)上粘有飛片(11)，飛行軌道(9)的另一端連接激光測速器(12)；

步驟三：在Φ130mm輕氣炮裝置下，通過飛片(11)的速度w和材料來得到靶(8)中的不同沖擊波平臺壓力σ；

1、當飛片(11)和靶(8)材料相同，稱為對稱碰撞，靶8中粒子速度u₂為飛片速度w的一半，即w/2；

2、當飛片(11)材料和靶(8)不同時，靶中粒子速度u₂采用下式計算

其中

上式中c和λ為材料的沖擊Hugoniot參數，下標1和2分別對應飛片和靶；

由飛片的速度和材料的Hugoniot參數計算出靶中的粒子速度u₂，沖擊波壓力由下式計算

σ＝ρ₀₂(c₀₂+λ₂u₂)u₂ (6)

將(6)得到的平臺壓力帶入(3)，由傳感器測量的壓電信號進行積分，最后得到每一炮實驗的傳感器動態壓電靈敏度系數；取多次實驗結果進行平均，得到壓電傳感器的動態壓電系數。