[發(fā)明專利]一種環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010181997.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN111366752A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶彥博;楊君;蘆維寧;陳章;梁斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳華清精密科技有限公司
• 主分類號(hào): G01P15/09
• 分類號(hào): G01P15/09;H01L41/053;H01L41/22
• 代理公司: 深圳市精英專利事務(wù)所 44242
• 代理人: 黃文鋒

本發(fā)明公開了一種環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法，該環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)包括有一底座、一圓環(huán)體狀的形狀記憶合金和至少一壓電晶體，所述底座的頂面中央處形成有一垂直于所述底座的安裝柱，所述安裝柱與底座連接處形成有限位結(jié)構(gòu)；所述形狀記憶合金外套于所述安裝柱上，所述安裝柱的外表面與形狀記憶合金的內(nèi)表面之間形成有間隙；所述壓電晶體設(shè)置于所述安裝柱與形狀記憶合金之間，壓電晶體的內(nèi)表面和外表面均為圓弧面，所述壓電晶體的內(nèi)表面與所述安裝柱的外表面貼合，所述壓電晶體的外表面與所述形狀記憶合金的內(nèi)表面貼合，利用形狀記憶合金受力收縮將壓電晶體緊固在所述安裝柱上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于高G值沖擊加速度測(cè)量的環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)

沖擊加速度測(cè)量作為振動(dòng)測(cè)量的一個(gè)分支，目前需求越來越旺盛。沖擊加速度傳感器作為測(cè)量沖擊加速度位移手段經(jīng)歷了多年的發(fā)展。國(guó)內(nèi)沖擊加速度研究起步較晚，由于工藝等各方面因素導(dǎo)致國(guó)內(nèi)沖擊傳感器性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外產(chǎn)品。

壓電傳感器作為加速度傳感器一個(gè)大類其主要的結(jié)構(gòu)形式有以下兩大類，壓縮型和剪切型。壓縮型由于采用壓縮結(jié)構(gòu)，傳感器橫向靈敏度較大。剪切型由于敏感材料極化晶向原因，對(duì)橫向加速度不敏感具有較小的橫向靈敏度。因此對(duì)比兩種壓電傳感器結(jié)構(gòu)，剪切型性能優(yōu)于壓縮型。剪切結(jié)構(gòu)可以細(xì)分為平板剪切、環(huán)形剪切、三角剪切，每種剪切結(jié)構(gòu)都有自身的特點(diǎn)。平板剪切結(jié)構(gòu)將基座加工為平板裝，平板裝結(jié)構(gòu)容易受到振動(dòng)或者沖擊影響使傳感器輸出異常。環(huán)形剪切結(jié)構(gòu)因?yàn)榫o固方式特殊，此種類型傳感器因?yàn)榉N種原因很少見諸于應(yīng)用。三角剪切結(jié)構(gòu)在國(guó)外壓電加速度傳感器應(yīng)用較多，三角剪切結(jié)構(gòu)需要壓電陶瓷、配重塊、記憶緊固裝置等組合在一起形成傳感器。此種類型的剪切結(jié)構(gòu)是三種剪切結(jié)構(gòu)中最復(fù)雜的一種，結(jié)構(gòu)件多、傳感器剛度以及強(qiáng)度難以保證。

然而，沖擊加速度測(cè)量對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求非常高，由于傳感器剛度以及強(qiáng)度難以保證的原因，許多傳感器在承受高沖擊加速度時(shí)候損壞甚至是瓦解，進(jìn)而無法保證測(cè)量的準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠提高壓電傳感器的剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、增加傳感器結(jié)構(gòu)的可靠性的環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：

一種環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其包括有一底座、一圓環(huán)體狀的形狀記憶合金和至少一壓電晶體，所述底座的頂面中央處形成有一垂直于所述底座的安裝柱，所述安裝柱與底座連接處形成有限位結(jié)構(gòu)；所述形狀記憶合金外套于所述安裝柱上，所述安裝柱的外表面與形狀記憶合金的內(nèi)表面之間形成有間隙；所述壓電晶體設(shè)置于所述安裝柱與形狀記憶合金之間，壓電晶體的內(nèi)表面和外表面均為圓弧面，所述壓電晶體的內(nèi)表面與所述安裝柱的外表面貼合，所述壓電晶體的外表面與所述形狀記憶合金的內(nèi)表面貼合，利用形狀記憶合金受力收縮將壓電晶體緊固在所述安裝柱上。

優(yōu)選地，所述安裝柱和形狀記憶合金各焊接有一導(dǎo)線。

優(yōu)選地，所述限位結(jié)構(gòu)為定位臺(tái)階。

優(yōu)選地，所述形狀記憶合金為單程形狀記憶合金。

優(yōu)選地，所述壓電晶體的數(shù)量為2個(gè)。

優(yōu)選地，所述底座采用鈦合金棒料制備。

本發(fā)明還提供了一種環(huán)形剪切壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括有步驟：

S1：制備底座，該底座的頂面中央處形成有一垂直于所述底座的安裝柱，所述安裝柱與底座連接處形成有限位結(jié)構(gòu)；

S2：制備圓環(huán)體狀的形狀記憶合金；