[發明專利]基于智能材料的諧振式傳感器

在審

• 申請號: 201910654627.1
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110243394A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 楊斌堂;劉魯楠;楊詣坤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01L1/10;G01L1/16;G01L1/12;G01L9/00;G01L9/08;G01L9/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種基于智能材料的諧振式傳感器，包括諧振元件(1)、激勵線圈(2)、敏感體(5)、殼體(7)、前端蓋(8)、后端蓋(10)、占位圓柱(11)以及感測件(14)；諧振元件(1)輸出力和位移并作用于敏感體(5)，敏感體(5)輸出第一檢測信號；感測件(14)感測到外界物理量的變化使得諧振元件(1)的固有頻率發生變化時，諧振元件(14)輸出的力和位移發生變化，敏感體輸出第二檢測信號，從而實現不同物理量的檢測。本發明創新性地使用智能材料作為諧振元件和敏感體，將被測量直接轉化為敏感體的輸出，提高了傳感器的靈敏度、結構緊湊度和傳感精度。

技術領域

本發明涉及檢測傳感器技術領域，具體地，涉及一種基于智能材料的諧振式傳感器。

背景技術

諧振式傳感器通過被測量調制諧振元件的諧振頻率、幅值或者相位進行測量。諧振式傳感器具有大的動態范圍，很高的靈敏度、重復性和很小的滯后。利用諧振式傳感器進行精密傳感成為一個很有潛力的領域。

專利文獻CN208902313U公開了一種諧振式壓力傳感器，包括硅晶圓，薄膜部分，諧振部分，諧振部分固定點，背孔，蓋帽，吸氣劑層，支撐硅層，埋層氧化層，頂層硅薄膜，多晶硅薄膜和氧化層薄膜交替淀積膜；SOI晶圓是由頂層硅薄膜、埋層氧化層和支撐硅層組成；以硅晶圓或是SOI晶圓作為襯底，形成諧振式壓力傳感器的薄膜部分，或者在SOI晶圓襯底上由頂層硅薄膜和多晶硅薄膜和氧化層薄膜交替淀積膜，形成諧振式壓力傳感器的薄膜部分。一種諧振式壓力傳感器的制作工藝，諧振部分是通過淀積外延/多晶硅層實現的，襯底通過刻蝕工藝形成流體進入到薄膜的通道-諧振式壓力傳感器的背孔。但該諧振式傳感器加工復雜、成本高。

專利文獻CN105203234B公開了一種諧振式壓力傳感器。該包括：傳感器本體，在該傳感器本體的底部形成壓力敏感膜；在該壓力敏感膜上形成有兩諧振器-第一諧振器和第二諧振器，其中，該兩諧振器具有相同的固有頻率，且兩者對作用于壓力敏感膜上的壓力P的靈敏度大小相等，第一諧振器位于壓力敏感膜的中央位置，第二敏感膜位于壓力敏感膜的邊緣位置，但該設計檢測量單一。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于智能材料的諧振式傳感器。

根據本發明提供的一種基于智能材料的諧振式傳感器，包括諧振元件1、激勵線圈2、敏感體5、殼體7、前端蓋8、后端蓋10、占位圓柱11以及感測件14；

所述殼體7、前端蓋8、后端蓋10圍成容納空間16；

諧振元件1、敏感體5、感測件14依次設置在容納空間16中，感測件14延伸至前端蓋8的外側；

占位圓柱11設置在容納空間16中并設置在諧振元件1的外側；

激勵線圈2纏繞在諧振元件1上；

諧振元件1和敏感體5為同一元件或不同元件。

優選地，包括導磁后蓋9、永磁體13、碟簧15；

導磁后蓋9設置在諧振元件1與后端蓋10之間；

導磁后蓋9分別與諧振元件1與后端蓋10接觸連接；

永磁體13設置在諧振元件1和占位圓柱11之間并設置在導瓷后蓋9上；

碟簧15設置在前端蓋8和感測件14之間；

碟簧15的兩端分別與前端蓋8和感測件14緊固連接。

優選地，還包括感測體4和球形外殼12；

感測體4與感測件14緊固連接；

感測體4和球形外殼12共同圍成球形；

殼體7、前端蓋8、后端蓋10設置在感測體4和球形外殼12的內部。