基於pvdf陣列的壓電式次聲波傳感器的製作方法
2023-12-10 00:31:06 1
專利名稱：基於pvdf陣列的壓電式次聲波傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，尤其涉及一種新型的壓電材料和新型結構的次聲波傳感器。
背景技術：
在聲波的頻段劃分中，通常把頻率低於20Hz的振動體發出的聲波稱作次聲波。次聲波普遍存在於工業、交通、自然及生活環境中。隨著現代科學技術的快速發展，次聲學已成為現代聲學中一門新生的分支學科。目前，鮮有基於PVDF薄膜的次聲波傳感器記錄。近幾十年來，對次聲波的檢測已取得一定的成就，研製出了 一些性能優良的次聲波傳感器，基本都是電容式次聲波傳感器。然而電容式傳感器也存在一些問題。例如在高溫、高溼及高激勵的條件下檢測結果會受影響。因此，此處提出採用新的結構、新型敏感元件來提高次聲波傳感器的測量靈敏度，減小了雜波幹擾，可有效防止高溫、高溼及高激勵等環境的影響。
發明內容本實用新型在於提供一種基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，該裝置採用PVDF壓電薄膜為敏感元件，以提高PVDF壓電薄膜次聲波傳感器的測量靈敏度，減小傳感器的體積，改善工藝，保證穩定性。本實用新型包括外殼1、接收平膜片2、採集平膜片3、接收平膜片箍4、採集平膜片箍5、基座6、PVDF壓電薄膜7，外殼I固定在基座6上，接收平膜片2和採集平膜片3通過接收平膜片箍4和採集平膜片箍5固定在外殼I的兩截面端上，接收平膜片2和採集平膜片3用於在次聲波作用下產生形變，PVDF壓電薄膜7陣列設置在採集平膜片3的靠近基座6的一側，並用於檢測次聲波信號。本實用新型所述外殼I為圓柱形，其兩截面端邊緣設置有螺紋，這兩處螺紋和接收平膜片箍4、採集平膜片箍5 —起起到密封傳感器裝置的作用。本實用新型所述接收平膜片箍4、採集平膜片箍5和基座6為同心圓狀，為了實現對裝置的密封，同心圓的內徑和圓柱形外殼I的內徑必須一致；接收平膜片箍4和採集平膜片箍5內沿帶有螺紋，接收平膜片箍4和採集平膜片箍5內沿螺紋與外殼I兩截面端邊緣螺紋相匹配，螺旋在一起起到密封傳感器裝置的作用。通過將次聲波接收平膜片箍4和採集平膜片箍5分別旋入圓柱形外殼I的兩截面端，以達到固定和密封整個傳感器內部結構之目的。本實用新型所述接收平膜片2和採集平膜片3間的空腔內注滿矽油，有利於實現接收平膜片2和採集平膜片3的有效隔離，使信號傳遞更平穩和增加系統的阻尼性；並要保持絕對密封，不得有空氣。本實用新型所述基座6上設置有固定孔8用於固定次聲波傳感器，設置有信號線引出孔9用於引出PVDF壓電薄膜陣列的輸出信號線。本實用新型具有以下有益效果:[0010]1、本實用新型提供的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，採用次聲波接收平膜片和次聲波採集平膜片，實現了次聲波接收平膜片與信號採集平膜片的有效隔離，有利於接收信號的均勻穩定的傳遞。此外，矽油的填注可以增加傳感的阻尼係數，以增強傳感器防雜波幹擾的能力。2、本實用新型提供的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，採用PVDF新型壓電薄膜，利用其低頻性能好的特點，拓寬了 PVDF壓電薄膜次聲波傳感器的低頻範圍，增強檢測信號和減小檢測信號的誤差。3、本實用新型提供基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，採用PVDF新型壓電薄膜，利用其不易受高溫、高溼等因素影響的特點，提高了次聲波傳感器的測量靈敏度，對低頻和超低頻響應效果好，減小了雜波幹擾，實現了次聲波傳感器在高溫、高溼條件下的正常使用。
圖1是本實用新型提供的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器的剖視結構示意圖；圖2是本實用新型提供的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器的俯視結構示意圖；圖3是本實用新型提供的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器的次聲波採集平膜片和PVDF壓電薄膜陣列的結構示意圖；圖中:1是外殼；2是接收平膜片；3是採集平膜片；4是接收平膜片箍；5是採集平膜片箍；6是基座；7是PVDF壓電薄膜；8是固定孔；9是信號線引出孔；10是矽油。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型保護範圍不局限於所述內容。本實用新型包括圓柱形外殼1、接收平膜片2、採集平膜片3、接收平膜片箍4、採集平膜片箍5、基座6、PVDF壓電薄膜7，外殼I固定在基座6上，接收平膜片2和採集平膜片3通過接收平膜片箍4和採集平膜片箍5固定在外殼I的兩截面端上，用於在次聲波作用下產生形變，8片PVDF壓電薄膜7陣列設置在採集平膜片3的靠近基座6的一側，並用於增強壓電信號和減少信號輸出誤差；其中外殼I為圓柱形，其兩截面端外表面設置有螺紋；接收平膜片箍4、採集平膜片箍5和基座6為同心圓狀，同心圓的內徑和圓柱形外殼I的內徑一致；接收平膜片箍4和採集平膜片箍5內沿帶有螺紋，接收平膜片箍4和採集平膜片箍5內沿螺紋與外殼I兩截面端邊緣螺紋相匹配，通過將次聲波接收平膜片箍4和採集平膜片箍5分別旋入圓柱形外殼I的兩截面端，以達到固定和密封整個傳感器內部結構之目的；接收平膜片2和採集平膜片3間的空腔內注滿矽油，有利於實現接收平膜片2和採集平膜片3隔離的有效隔離，使信號傳遞更平穩和增加系統的阻尼性；並要保持絕對密封，不得有空氣；基座6上設置有4個固定孔8用於固定次聲波傳感器，基座上設置有信號線引出孔9，用於引出粘貼於次聲波採集平膜片3上的PVDF壓電薄膜7陣列的輸出信號線(見圖1-3)。本實用新型提供的這種PVDF陣列壓電式次聲波傳感器的工作原理如下:[0020]在外界次聲波作用下，次聲波接收平膜片2上發生形變，矽油10將形變穩定傳遞至次聲波採集平膜片3，次聲波採集平膜片3上的PVDF壓電薄膜7陣列將次聲波引起的形變轉化成電荷信號，其輸出的電荷量與所受到的應變量成正比，得到的電荷量由信號線從信號線引出孔9引出，通過外界電荷放大等處理後可以得到外界次聲波的信息。
權利要求1.一種基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器,其特徵在於:其包括外殼(I)、接收平膜片(2)、採集平膜片(3)、接收平膜片箍(4)、採集平膜片箍(5)、基座(6)、PVDF壓電薄膜(7)，外殼(I)固定在基座(6)上，接收平膜片(2)和採集平膜片(3)通過接收平膜片箍(4)和採集平膜片箍(5 )固定在外殼(I)的兩截面端上，PVDF壓電薄膜(7 )陣列設置在採集平膜片(3)的靠近基座(6)的一側。
2.根據權利要求1所述的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器,其特徵在於:夕卜殼(O為圓柱形，其兩截面端邊緣帶有螺紋。
3.根據權利要求1所述的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，其特徵在於:接收平膜片箍(4)、採集平膜片箍(5)和基座(6)為同心圓狀，接收平膜片箍(4)和採集平膜片箍(5)內沿帶有螺紋，接收平膜片箍(4)和採集平膜片箍(5)內沿螺紋與外殼(I)兩截面端邊緣螺紋相匹配。
4.根據權利要求1所述的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，其特徵在於:接收平膜片(2)和採集平膜片(3)間的空腔內注滿矽油。
5.根據權利要求1所述的基於PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器,其特徵在於:基座(6)上設置有固定孔(8)和信號線引出孔(9)。
專利摘要本實用新型公開了一種基於壓電材料PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，其包括外殼、接收平膜片、採集平膜片、接收平膜片箍、採集平膜片箍、基座和PVDF壓電薄膜，其中將兩片彈性平膜片固定在外殼兩端，用於在次聲波作用下產生變形，次聲波接收平膜片和次聲波採集平膜片間填注矽油，實現次聲波接收平膜片與信號採集平膜片的有效隔離，有利於接收信號的均勻穩定的傳遞，增加了傳感的阻尼係數，進而增強防止雜波幹擾的能力；壓電材料PVDF薄膜陣列的使用，增強檢測信號和減小檢測信號的誤差；提高了次聲波傳感器的測量靈敏度，對低頻和超低頻響應效果好，減小了雜波幹擾，有效防止高溫、高溼及高激勵等環境的影響。
文檔編號G01H11/08GK202928686SQ201220604790
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者萬舟, 曹碧生, 熊新, 朱森森, 程立, 韓錦川 申請人:昆明理工大學