[發明專利]一種測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數系統的測量方法

有效

• 申請號: 202011138324.3
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112415288B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 張曉青;相新昊;戴瑛;賀鵬飛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01R29/22
• 分類號: G01R29/22
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數系統的測量方法，測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數的系統包括氣路管線、屏蔽電纜、通過氣路管線相互連接的高壓氣源和測試容器以及通過屏蔽電纜與測試容器連接的測量計算單元，所述的測試容器包括與氣路管線連通的壓力釜和設置于壓力釜上與屏蔽電纜連接的采集模塊，所述的同軸壓電電纜設置于壓力釜內且與采集模塊連接，所述的高壓氣源用于向壓力釜充氣施壓，所述的測量計算單元用于獲取采集模塊采集到的數據，與現有技術相比，本發明具有結構簡單、操作方便等優點。

技術領域

本發明涉及傳感器性能測試領域，尤其是涉及一種測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數系統的測量方法。

背景技術

隨著柔性傳感器技術和無線通信技術的迅速發展，催生了智能化、具有良好的柔韌性、延展性，可穿戴式傳感器系統的發展。同軸壓電電纜作為一種柔性傳感器，在人工智能機器人、工業設備、醫療器械等領域有著廣泛的應用前景，產生了深遠影響。隨著同軸壓電電纜的應用不斷擴展，對同軸壓電電纜的基本性能參數提出了“具體化”和“精確化”的要求，其中最重要的性能參數為靜水壓壓電系數(d_3h)。

目前，國內還沒有有效針對同軸壓電電纜靜水壓壓電系數的權威測量系統和實際測量方法。國外對該類傳感器靜水壓壓電系數測試方法也比較少，通常將同軸壓電電纜置入水中，利用水壓對同軸壓電電纜表面施加壓力，這樣的方法使得同軸壓電電纜表面壓強并不能保證處處相等，并且測試裝置復雜，不僅要考慮水環境對同軸壓電電纜壓電性能的影響，還需考慮在加壓過程中，同軸壓電電纜對容器的密封性產生的不利影響。為了保證水環境不影響同軸壓電電纜的壓電性能，需要將同軸壓電電纜整體穿過密封盛滿水的容器，將同軸壓電電纜與外電路相連的兩個電極，置于盛滿水的高壓容器外；同時還要保證在施加壓力的過程中，盛滿水的容器不會泄露，這樣就使得整個實驗裝置復雜，不易操作。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、操作方便、成本低廉的測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數(d_3h)的系統及其測量方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數系統的測量方法，測量同軸壓電電纜靜水壓壓電系數的系統包括氣路管線、屏蔽電纜、通過氣路管線相互連接的高壓氣源和測試容器以及通過屏蔽電纜與測試容器連接的測量計算單元，所述的測試容器包括與氣路管線連通的壓力釜和設置于壓力釜上與屏蔽電纜連接的采集模塊，所述的同軸壓電電纜設置于壓力釜內且與采集模塊連接，所述的高壓氣源用于向壓力釜充氣施壓，所述的測量計算單元用于獲取采集模塊采集到的數據。

進一步地，所述的采集模塊包括第一電極、第二電極、壓力表和微電流計，所述的第一電極和第二電極分別穿設于壓力釜的釜蓋上，且與壓力釜釜蓋之間形成密封結構，其一端與屏蔽電纜連接，另一端與同軸壓電電纜連接，所述的壓力表用于測量壓力釜內部的壓力，所述的微電流計通過屏蔽電纜與分別與第一電極和第二電極。

進一步地，所述的第一電極和第二電極外表面開設螺紋，與壓力釜的釜蓋通過螺紋連接，所述的采集模塊還包括密封組件，所述的密封組件包括設置于壓力釜釜蓋被電極穿過部分的聚四氟乙烯墊片，以及與聚四氟乙烯墊片配合使用的不銹鋼墊片和螺栓。

進一步優選地，所述的第一電極和第二電極之間的距離大于5cm，兩根電極距離較遠，可以避免旁路電容對輸出電荷的影響。

進一步優選地，所述的第一電極和第二電極的長度不同，可以增加測量的同軸壓電電纜長度范圍，便于放置較長同軸壓電電纜。

進一步地，所述的高壓氣源包括壓縮氮氣瓶和減壓閥，所述的氣路管線包括進口管線和出口管線，所述的進口管線上設置進氣閥，所述的出口管線上設置排氣閥，所述的壓縮氮氣瓶與氣路管線連接。

進一步優選地，所述的第一電極和第二電極的材料采用包括鋁、銀、銅、金、石墨、石墨烯和/或不銹鋼。