多功能傳感器的製作方法

2023-05-31 10:53:31

專利名稱：多功能傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於探測器製造技術領域，特別是對光輻射、溫度、煙火、壓力、接觸都可探測的多功能傳感技術領域。
已知許多壓電材料，如水晶，酒石酸鉀鈉、鈦酸鋇、鈮酸鋰，及若干種PZT、陶瓷、氧化物，和高分子薄膜PVDF等，其壓電效應被廣泛利用來製作了壓敏傳感器、力敏傳感器、加速度傳感器、聲傳感器及壓電點火器等等。其中一些陶瓷氧化物因熱釋電效應明顯已被用來製作了紅外光敏元件。最近PVDF薄膜已被用來製作雷射探測器(中國專利86207853)，其特點是吸收層採用了石墨吸收體，補償了居裡溫度太低的限制而能承受高功率密度雷射輻照。所有上述已有技術只利用了壓電材料具有的兩種物理效應(壓電與熱電效應)之一；紅外傳感器不能用來測雷射；而石墨吸收體限制了探測器的響應速度，當製成大敏感面積探測器時，吸收體響應的均勻性也有待提高(現為10％)。
本實用新型的目的在於提供一種新型傳感器，其結構設計使鐵電材料的壓電效應與熱電效應都能同時得到有效利用並可以調節和控制。這種將敏感作用承受體與功能材料結合成一體的多功能傳感器，能同時探測光輻射，溫度、壓力、煙火、接觸等多種物理作用並給出所需的電信號。
本實用新型的多功能傳感器使用的敏感材料包括鉭酸鋰、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鍶等具有較高熱釋電係數的鐵電材料。將這種材料採用通常的極化處理工藝極化，材料的形狀可以是園形、矩形或實用時需的形狀，厚度一般為30μm┄3.5mm，厚度均勻性應優於10％，面積為0.5cm2┄120cm2。敏感材料的兩面均採用塗銀漿燒結或蒸鍍金屬導電膜。本實用新型的特點之一把敏感材料與敏感接收層做成一體，即把已蒸鍍好金屬導電層的鐵電基片的一面做上氧化鉻層，這層氧化鉻層採用電鍍方法，鍍一層厚度5－10μm膜。它具有良好的光譜吸收特性(附

圖1)，從紫外到紅外寬波長範圍上吸收係數為0.97且均勻平坦，能耐受1000℃以上高溫、導電。這層氧化鉻層作為敏感作用接收表面承受外界信號，這一面與外殼連接並接地。它的另一面電極應被外殼屏蔽但彼此絕緣，並從此面引出信號線。
本實用新型的實施例如圖2所示，現參照圖2說明本專利的具體結構。圖2中(1)是探測器的金屬外殼；與它前面邊緣緊密相連，電接觸良好的是敏感接收層(2)氧化鉻，厚度為5μm、直徑20mm，此作用層被電鍍在已經極化處理的鐵電陶瓷片(3)的正電極上。鈮酸鋰陶瓷基片厚1.2mm、直徑27mm、厚度均勻性優於5％。(4)是另一個電極，它與外殼絕緣，中間夾以彈性墊襯物(5)為泡沫塑料。(6)是信號引出線，可以通過裝在外殼上的插座引出，也可直接引出。這種傳感器可用來探測各種脈衝雷射的直接輻射，彈性墊襯物(5)是為防止顫噪效應在雷射探測時疊加高頻噪聲而採取的措施。
實施例1用作雷射探測器其典型的結構及參數如下有效敏感面直徑 50mm (19.6cm2)響應時間350μs
靈敏度8mv／mJ光譜響應範圍200nm┈2.5μm面響應均勻性±5％實施例2如圖2所示的結構，採用PVDF薄膜做敏感材料，有效敏感面直徑為20mm，其該傳感器的具有多種功能的典型參數如下響應時間100μS靈敏度(光輻射)15mv／mJ靈敏度(溫度)25mv／℃靈敏度(壓力)5mv／gf本實用新型的優點在於敏感材料與敏感接收層做成一體，減少了器件的體積，增加了可靠性。傳感器表面可直接觸摸和清洗，乾燥後即可重複使用。它具有多種功能可同時檢測聲、光、電、壓接觸等信號，一機多用途，並直接承受高功率密度輻射，大面積的雷射探測，特別是解決了輸出光束直徑較大的準分子雷射器的直接測量問題，另外這種多功能傳感器可用於製造各種安全、制動、防火、防盜、救護、檢測報警裝置。
權利要求1.一種由敏感材料、敏感接收層組成的多功能傳感器，其特徵在於用經極化處理的鐵電材料基片兩面附著上金屬電極做敏感材料(3)，氧化鉻層(2)做敏感接收層鍍在敏感材料(3)的一面上，並做為一個電極它與外殼(1)相接，敏感材料(3)的另一面為另一電極(4)它與外殼(1)絕緣，且中間夾有一層彈性絕緣墊(5)，信號線(6)與電極(4)相接。
2.按權利要求1所述的多功能傳感器，其特徵在於所說的鐵電材料是同時具有壓電效應與熱釋電效應的晶體、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鉭酸鋰和氧化物，高分子薄膜和混合物。
3.按權利要求1所述的多功能傳感器，其特徵在於其敏感接收層採用電鍍氧化鉻層，厚度5－10μm膜。
4.按權利要求1所述的多功能傳感器，其特徵在於所說的鐵電材料的形狀可以是園形、矩形或實用時需的形狀，厚度30μm┄3.5mm，厚度均勻性應優於10％，面積為0.5cm2┄120cm2。
專利摘要本實用新型屬於探測技術用的儀器，特別是對光輻射、溫度、煙火、氣流衝擊、壓力、接觸都可探測的多功能傳感技術領域。本實用新型基於鐵電材料同時具有熱電與壓電性，當與高強度、耐高溫的鉻黑吸收體結合時構成可承受高功率密度輻射、耐機械磨損、大敏感面積的多功能傳感器，可用於製造各種安全、制動、防火、防盜、救護、監測及報警裝置。
文檔編號G01D5/12GK2075771SQ9020210
公開日1991年4月24日 申請日期1990年2月28日 優先權日1990年2月28日
發明者王樹鐸 申請人:中國科學院物理研究所