[發(fā)明專利]一種提高壓電元件與導(dǎo)電片之間接觸剛度的安裝方法

在審

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• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113945267A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金城;王啟迪;熊艷梅;王瑞琪;黃偉
• 申請（專利權(quán)）人: 成都凱天電子股份有限公司
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

本發(fā)明公開了一種提高壓電元件與導(dǎo)電片之間接觸剛度的安裝方法，包括以下步驟：1）在壓電元件的兩個電極表面分別安裝一個導(dǎo)電片；2）在壓電元件與導(dǎo)電片之間設(shè)置金屬箔；3）向兩側(cè)的導(dǎo)電片施加均勻的預(yù)緊力，使壓電元件與導(dǎo)電片之間的金屬箔發(fā)生延展變形，填充壓電元件與導(dǎo)電片之間的微觀接觸縫隙。本發(fā)明通過在壓電元件與導(dǎo)電片之間設(shè)置金屬箔，使金屬箔填補(bǔ)壓電元件與導(dǎo)電片之間的微觀接觸縫隙以提高壓電元件與導(dǎo)電片之間的接觸剛度；通過使用玻璃作為基材的導(dǎo)電片，使導(dǎo)電片表面具有高硬度和微小粗糙度，以提高壓電元件與導(dǎo)電片之間的接觸剛度，且其制造工藝簡單，且制造成本低廉，適宜廣泛推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種提高壓電元件與導(dǎo)電片之間接觸剛度的安裝方法。

背景技術(shù)

壓電式振動傳感器作為一種力學(xué)測量裝置，在航天、航空及核工業(yè)等領(lǐng)域的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備健康診斷中發(fā)揮著重要的作用。有關(guān)研究表明，機(jī)械設(shè)備早期故障征兆主要表現(xiàn)為高頻振動，隨著故障的加劇才會逐漸表現(xiàn)出較低頻振動。因此，如果要監(jiān)測到機(jī)械設(shè)備早期故障征兆，需要具有高頻測量能力的振動傳感器。

壓電元件在傳感器內(nèi)部安裝固定后，其固定面接觸剛度直接影響著壓電元件的安裝固有頻率及有效測量頻率上限。根據(jù)振動力學(xué)理論，壓電元件的安裝固有頻率可以表示為：

其中，k為壓電元件安裝等效接觸剛度，m為壓電元件的等效質(zhì)量。

因此，要獲得高頻測量能力的壓電式振動傳感器，首先要保證其內(nèi)部安裝的壓電元件具有高接觸剛度。

目前，行業(yè)內(nèi)常用于提高壓電元件接觸剛度的方法有兩種，其中一種是減小壓電元件安裝接觸面的粗糙度，此方法雖然能夠提高壓電元件的接觸剛度，但減小粗糙度通常需要精密的加工設(shè)備，在成本與技術(shù)方面受到了很大的限制。另一種是增大壓電敏感元件的安裝預(yù)緊力。該方法能夠一定程度的提高壓電元件的接觸剛度，但由于預(yù)緊力過大會壓碎壓電元件，導(dǎo)致預(yù)緊力卸載，所以在實(shí)施方面也遇到一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工藝性良好、低成本的提高壓電元件與導(dǎo)電片之間接觸剛度的安裝方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種提高壓電元件與導(dǎo)電片之間接觸剛度的安裝方法，包括以下步驟：

(1)在壓電元件的兩個電極表面分別安裝一個導(dǎo)電片；

(2)在壓電元件與導(dǎo)電片之間設(shè)置金屬箔；

(3)向兩側(cè)的導(dǎo)電片施加均勻的預(yù)緊力，使壓電元件與導(dǎo)電片之間的金屬箔發(fā)生延展變形，填充壓電元件與導(dǎo)電片之間的微觀接觸縫隙。

本技術(shù)方案技術(shù)原理為，由于金屬箔具有良好的延展性，在施加的預(yù)緊力作用下，金屬箔會發(fā)生延展變形，填充壓電元件和導(dǎo)電片之間的微觀接觸縫隙。

假設(shè)壓電元件與導(dǎo)電片之間直接接觸的部分的等效接觸剛度為k₀，所述金屬箔填充壓電元件與導(dǎo)電片之間的微觀接觸縫隙后，壓電元件與導(dǎo)電片之間通過金屬箔在微觀接觸縫隙區(qū)域形成的等效接觸剛度為k₁。根據(jù)力學(xué)理論，k₀與k₁為并聯(lián)關(guān)系，故壓電元件與導(dǎo)電片之間的總接觸剛度為：

k＝k₀+k₁

顯然，所述金屬箔填充壓電元件與導(dǎo)電片之間的微觀接觸縫隙后，使壓電元件和導(dǎo)電片之間的接觸剛度增加了k₁。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電片使用導(dǎo)電玻璃材料制成。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電玻璃材料為ITO導(dǎo)電膜玻璃。