[發明專利]一種高靈敏度的基于MEMS技術的片狀壓阻式磁致伸縮換能器

在審

• 申請號: 202210036286.3
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114322735A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李海全;李和深;林炳柱;張華享;周煒彬
• 申請（專利權）人: 江門市潤宇傳感器科技有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;B06B1/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 周媛

本發明提供了一種高靈敏度的基于MEMS技術的片狀壓阻式磁致伸縮換能器，在工作過程中，當外界控制機構通過電路板向波導絲發送周期性的電流脈沖，電流脈沖在波導絲內部傳播，而波導絲外部產生一個環形磁場，當該環形磁場和套在波導絲上的外界檢測磁環所產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導絲內會產生一個應變機械波脈沖信號，應變機械波脈沖信號沿著波導絲以固定的速度傳播至單晶硅膜片，單晶硅膜片震動后擠壓所述壓電傳感器，壓電傳感器將相應的電信號經過電路板放大后傳送至外界控制機構，控制機構結合發送電流脈沖的時間、接收壓電傳感器信號的時間以及應變機械波脈沖信號的傳播速度等信息，可以計算得出感應磁環的相對位置。

技術領域

本發明涉及磁致伸縮換能器領域，特別是涉及高靈敏度的基于MEMS技術的片狀壓阻式磁致伸縮換能器。

背景技術

磁致伸縮位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導絲，波導絲由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內產生電流脈沖，該電流脈沖在波導絲內傳輸，從而在波導絲外產生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導絲上作為位置變化的活動磁環產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內會產生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被拾能機構檢測并轉換為電信號。由于這個應變機械波脈沖信號在波導絲內的傳輸時間和活動磁環與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值，而不是比例的或放大處理的信號，所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標。

然而，換能器轉換的電信號強度和穩定決定傳感器的性能，目前的磁致伸縮拾能機構是采用間接換能方式。但是傳統的，間接換能方式的磁致伸縮位移傳感器的工藝復雜、生產一致性比較難控制，轉換信號較弱，信號抗干擾能力弱。

發明內容

基于此，有必要針對間接換能方式的磁致伸縮位移傳感器的工藝復雜、生產一致性比較難控制，轉換信號較弱，信號抗干擾能力弱的技術問題，提供一種高靈敏度的基于MEMS技術的片狀壓阻式磁致伸縮換能器。

一種高靈敏度的基于MEMS技術的片狀壓阻式磁致伸縮換能器，包括拾能機構，所述拾能機構包括波導絲、單晶硅膜片、壓電傳感器以及電路板；所述波導絲與所述單晶硅膜片連接或抵接，所述單晶硅膜片背向所述波導絲的一面與所述壓電傳感器連接或抵接，所述壓電傳感器和所述波導絲均與所述電路板電連接。

在其中一個實施例中，所述電路板為柔性電路板。

在其中一個實施例中，所述拾能機構還包括支撐架，所述單晶硅膜片、所述壓電傳感器以及部分所述波導絲均收容于所述支撐架中并與所述支撐架連接。

在其中一個實施例中，所述拾能機構還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩設在所述支撐架上。

在其中一個實施例中，所述屏蔽罩為鋁罩。

在其中一個實施例中，所述屏蔽罩為銅罩。

在其中一個實施例中，所述波導絲的一端焊接在所述電路板上并與所述電路板電連接，所述波導絲的另一端通過導電線與所述電路板電連接。

在其中一個實施例中，所述導電線為漆包線。

在其中一個實施例中，所述支撐架上還設置有底座。

在其中一個實施例中，所述支撐架與所述電路板連接。