[發(fā)明專利]微型化自供能聲振傳感器件設(shè)計、制備及應(yīng)用優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111854927A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王廣周;孫曉光;崔建業(yè);姚德貴;秘立鵬;張嵩陽;耿進(jìn)鋒;王磊磊;王東暉
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院;全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 蘇州知途知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32299
• 代理人: 張錦波

1.一種微型化自供能聲振傳感器件設(shè)計、制備及應(yīng)用優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：使微型聲振傳感器件的聲振信號解調(diào)方法和結(jié)構(gòu)電路匹配，分析聲振電荷傳感與電壓傳感方法對器件結(jié)構(gòu)和電路匹配的影響情況，獲得有效的信號解調(diào)方法及其匹配結(jié)構(gòu)電路；

S2：設(shè)計微型聲振傳感器件的能量采集與系統(tǒng)協(xié)調(diào)電路，并進(jìn)行運行優(yōu)化；

S3：進(jìn)行微型聲振識別器件的集成、表面組裝與制備；

S4：將微型聲振識別器件投入變電聲源設(shè)備及廠界聲振監(jiān)測并進(jìn)行器件優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，在步驟S1中，通過測量動態(tài)的電荷量或動態(tài)的電壓量來測量聲振波的變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，選用壓電式聲振傳感器件，在電壓測量法情況下，調(diào)節(jié)壓電薄膜的厚度，以提高電壓靈敏度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，將多個傳感器串聯(lián)起來以提高電壓靈敏度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，把應(yīng)力為正的地方做成一個電容，把應(yīng)力為負(fù)的地方做成一個電容，然后把兩個電容串聯(lián)起來，實現(xiàn)電壓傳感。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，步驟S2中，基于自供電同步電荷提取電路的器件的能量采集與系統(tǒng)協(xié)調(diào)電路進(jìn)行設(shè)計，采用低功耗的芯片，配以高效能量收集電路并借助能量存儲元件進(jìn)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，完成傳感器信號及能量的獲取。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，在步驟S3中，使用磁控濺射法生產(chǎn)微型聲振傳感器件，晶體薄膜采用磁控濺射工藝，對晶體薄膜的壓電系數(shù)、損耗因子、電阻率和介電常數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，在制備薄膜時，基于薄膜的C軸擇優(yōu)取向性調(diào)整薄膜壓電性能和機(jī)電耦合系數(shù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，微型聲振識別器件采用分腔室組裝，在步驟S1中，根據(jù)項目指標(biāo)以及實際應(yīng)用場景進(jìn)行頻率選擇；在步驟S2中，諧振腔或者換能材料主要兼容能量集中的頻段范圍。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微型化自供能聲振傳感器件制備及調(diào)試方法，其特征在于，在步驟S4中，通過反復(fù)測試優(yōu)化樣品的頻響范圍、特征頻率識別率、級線性參數(shù)，最終實現(xiàn)器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的有效兼容。