[發明專利]一種平面結構的電場傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910102999.3
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109959826B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 文玉梅;李平;卞雷祥;鄭文靜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 俞磊

1.一種平面結構的電場傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采用絕緣材料制作不導電襯底(1-1)，并在所述不導電襯底(1-1)上貼合一層非線性介電材料(1-2)；

2)根據預先確定的叉指電極參數，在所述非線性介電材料(1-2)表面設置若干組第一電極導體(1-3)和第二電極導體(1-5)，并在所述第一電極導體(1-3)和第二電極導體(1-5)上涂覆絕緣層或沉金處理，形成保護層(1-4)；所述第一電極導體(1-3)、第二電極導體(1-5)和保護層(1-4)組成叉指電極；

3)在相鄰的叉指電極間設置傳感電極(1-6)，采用屏蔽盒(1-9)將所述的不導電襯底(1-1)、非線性介電材料(1-2)、叉指電極、傳感電極(1-6)封裝，將傳感電極(1-6)通過導線(1-7)與位于屏蔽盒(1-9)外部的電荷收集器(1-8)連接。

2.根據權利要求1所述的平面結構的電場傳感器的制備方法，其特征在于，所述第一電極導體(1-3)、第二電極導體(1-5)和傳感電極(1-6)通過濺射工藝制作。

3.一種采用權利要求1所述制備方法制造的電場傳感器，其特征在于，包括屏蔽盒(1-9)，在所述屏蔽盒(1-9)內設置有不導電襯底(1-1)、以及與不導電襯底(1-1)貼合的非線性介電材料(1-2)，在所述非線性介電材料(1-2)表面設置有若干叉指電極，所述叉指電極包括第一電極導體(1-3)、第二電極導體(1-5)和保護層(1-4)；在相鄰的叉指電極的中間位置設置有傳感電極(1-6)，傳感電極(1-6)通過導線(1-7)與位于屏蔽盒(1-9)外部的電荷收集器(1-8)連接。

4.根據權利要求3所述的電場傳感器，其特征在于，在所述非線性介電材料(1-2)上設置有至少一組叉指電極，相鄰兩個叉指電極之間形成電容，各組電容之間并聯。

5.根據權利要求3所述的電場傳感器，其特征在于，所述非線性介電材料(1-2)采用鋯鈦酸鉛或鈦酸鋇鍶。

6.根據權利要求3所述的電場傳感器，其特征在于，用作電荷收集器的金屬板的面積大于所述傳感電極的面積。

7.根據權利要求3所述的電場傳感器，其特征在于，所述第一電極導體(1-3)用于輸入驅動電壓信號，驅動電壓信號為有直流偏置或無直流偏置的交流信號；所述第二電極導體(1-5)與放大器(2)的輸入端連接，放大器的輸出端用于輸出傳感信號。

8.根據權利要求7所述的電場傳感器，其特征在于，所述放大器(2)為電荷放大器，叉指電極和非線性介電材料構成的平面電容為電荷放大器的輸入電容。

9.根據權利要求8所述的電場傳感器，其特征在于，所述放大器(2)為電壓放大器，激勵電壓信號經過叉指電極和非線性介電材料構成的平面電容輸入電壓放大器。