[發明專利]一種壓電加速度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910258630.1
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109900927B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 楊靖;胡楊;王登攀;袁宇鵬;張祖偉;李小飛;王露;李軍;曾祥豹
• 申請（專利權）人: 中電科技集團重慶聲光電有限公司
• 主分類號: G01P15/09
• 分類號: G01P15/09
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種壓電加速度傳感器的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：制備壓電柱，將壓電柱排列成圓環形式，并置于澆注專用模具中，等待澆注；

S2：根據設計需要，配制不同比例的有機聚合物和填充顆粒的混合物，注入澆注模具中環形排列的壓電柱，保證所有刀縫均填充滿填充物；

S3：將澆注完成的壓電柱放入加熱設備，對澆注完成的環形復合材料上下面進行切割、研磨，使壓電柱的截面露出，然后制備電極；

S4：將緊固套管加熱，在高溫環境下將壓電復合環結構嵌入緊固套管中，隨溫度降低，緊固套管逐漸收縮，對壓電復合環結構施加緊固力；

S5：按照步驟S1～S4制作不同內徑和外徑的壓電復合環和緊固套管結構，組合成圓片裝結構，再將多層圓片層疊，中間嵌入電極片，組成壓電堆；

S6：利用螺栓將質量塊、絕緣片I、電極片、壓電堆、絕緣片II和底座串聯為一體，并施加一定的預緊力，形成壓電加速度傳感器；

基于所述方法的壓電加速度傳感器，包括螺栓、質量塊、絕緣片I、絕緣片II、壓電堆、電極片和底座；

所述壓電堆兩端設有電極片，用于提取壓電柱產生的電荷；

所述絕緣片I和絕緣片II設置在電極片外側，用于為壓電堆與底座之間提供電學絕緣；

所述質量塊和底座分別設置在絕緣片I和絕緣片II外側；

所述質量塊、絕緣片I、絕緣片II、壓電堆、電極片和底座由螺栓串聯，形成多層夾心式結構，由螺栓提供縱向的預緊力；

所述壓電堆包括壓電柱I、填充物I、緊固套管I、壓電柱II、填充物II和緊固套管II；

其中，所述壓電柱I為圓周分布，與填充物I組成環形結構，嵌入緊固套管I之中，組成敏感結構I；

所述壓電柱II為圓周分布，與填充物II組成環形結構，嵌入緊固套管II之中，組成敏感結構II；

所述敏感結構I嵌入敏感結構II之中，形成壓電堆。

2.根據權利要求1所述的一種壓電加速度傳感器的制備方法，其特征在于：所述壓電柱I和壓電柱II是由壓電陶瓷或壓電晶體經過切割加工而成的，或者是由壓電材料直接注塑而成的，或者是壓電纖維材料構成。

3.根據權利要求1所述的一種壓電加速度傳感器的制備方法，其特征在于：所述填充物I和填充物II是由有機聚合物與填充顆粒組成的混合物經高溫固化而成的，或者是能夠與壓電陶瓷共燒的無機材料構成。

4.根據權利要求1所述的一種壓電加速度傳感器的制備方法，其特征在于：所述緊固套管I和緊固套管II為敏感結構I和敏感結構II提供徑向緊固力，所述緊固套管I和緊固套管II是由金屬材料或具有一定強度的非金屬材料制成。

5.根據權利要求4所述的一種壓電加速度傳感器的制備方法，其特征在于：在受熱膨脹時，將敏感結構I和敏感結構II分別嵌入緊固套管I和緊固套管II，隨著溫度降低，施加徑向緊固力，所述溫度能夠根據傳感器工作溫度調節。