專利名稱：基于pvdf陣列的壓電式次聲波傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于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(jié)構(gòu)的次聲波傳感器。
背景技術(shù)：
在聲波的頻段劃分中，通常把頻率低于20Hz的振動(dòng)體發(fā)出的聲波稱作次聲波。次聲波普遍存在于工業(yè)、交通、自然及生活環(huán)境中。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，次聲學(xué)已成為現(xiàn)代聲學(xué)中一門(mén)新生的分支學(xué)科。目前，鮮有基于PVDF薄膜的次聲波傳感器記錄。近幾十年來(lái)，對(duì)次聲波的檢測(cè)已取得一定的成就，研制出了 一些性能優(yōu)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(wèn)題。例如在高溫、高濕及高激勵(lì)的條件下檢測(cè)結(jié)果會(huì)受影響。因此，此處提出采用新的結(jié)構(gòu)、新型敏感元件來(lái)提高次聲波傳感器的測(cè)量靈敏度，減小了雜波干擾，可有效防止高溫、高濕及高激勵(lì)等環(huán)境的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型在于提供一種基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，該裝置采用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(cè)量靈敏度，減小傳感器的體積，改善工藝，保證穩(wěn)定性。本實(shí)用新型包括外殼1、接收平膜片2、采集平膜片3、接收平膜片箍4、采集平膜片箍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和采集平膜片3通過(guò)接收平膜片箍4和采集平膜片箍5固定在外殼I的兩截面端上，接收平膜片2和采集平膜片3用于在次聲波作用下產(chǎn)生形變，PVDF壓電薄膜7陣列設(shè)置在采集平膜片3的靠近基座6的一側(cè)，并用于檢測(cè)次聲波信號(hào)。本實(shí)用新型所述外殼I為圓柱形，其兩截面端邊緣設(shè)置有螺紋，這兩處螺紋和接收平膜片箍4、采集平膜片箍5 —起起到密封傳感器裝置的作用。本實(shí)用新型所述接收平膜片箍4、采集平膜片箍5和基座6為同心圓狀，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的密封，同心圓的內(nèi)徑和圓柱形外殼I的內(nèi)徑必須一致；接收平膜片箍4和采集平膜片箍5內(nèi)沿帶有螺紋，接收平膜片箍4和采集平膜片箍5內(nèi)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(guò)將次聲波接收平膜片箍4和采集平膜片箍5分別旋入圓柱形外殼I的兩截面端，以達(dá)到固定和密封整個(gè)傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)之目的。本實(shí)用新型所述接收平膜片2和采集平膜片3間的空腔內(nèi)注滿硅油，有利于實(shí)現(xiàn)接收平膜片2和采集平膜片3的有效隔離，使信號(hào)傳遞更平穩(wěn)和增加系統(tǒng)的阻尼性；并要保持絕對(duì)密封，不得有空氣。本實(shí)用新型所述基座6上設(shè)置有固定孔8用于固定次聲波傳感器，設(shè)置有信號(hào)線引出孔9用于引出PVDF壓電薄膜陣列的輸出信號(hào)線。本實(shí)用新型具有以下有益效果:[0010]1、本實(shí)用新型提供的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，采用次聲波接收平膜片和次聲波采集平膜片，實(shí)現(xiàn)了次聲波接收平膜片與信號(hào)采集平膜片的有效隔離，有利于接收信號(hào)的均勻穩(wěn)定的傳遞。此外，硅油的填注可以增加傳感的阻尼系數(shù)，以增強(qiáng)傳感器防雜波干擾的能力。2、本實(shí)用新型提供的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，采用PVDF新型壓電薄膜，利用其低頻性能好的特點(diǎn)，拓寬了 PVDF壓電薄膜次聲波傳感器的低頻范圍，增強(qiáng)檢測(cè)信號(hào)和減小檢測(cè)信號(hào)的誤差。3、本實(shí)用新型提供基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，采用PVDF新型壓電薄膜，利用其不易受高溫、高濕等因素影響的特點(diǎn)，提高了次聲波傳感器的測(cè)量靈敏度，對(duì)低頻和超低頻響應(yīng)效果好，減小了雜波干擾，實(shí)現(xiàn)了次聲波傳感器在高溫、高濕條件下的正常使用。

圖1是本實(shí)用新型提供的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型提供的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型提供的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器的次聲波采集平膜片和PVDF壓電薄膜陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1是外殼；2是接收平膜片；3是采集平膜片；4是接收平膜片箍；5是采集平膜片箍；6是基座；7是PVDF壓電薄膜；8是固定孔；9是信號(hào)線引出孔；10是硅油。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。本實(shí)用新型包括圓柱形外殼1、接收平膜片2、采集平膜片3、接收平膜片箍4、采集平膜片箍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和采集平膜片3通過(guò)接收平膜片箍4和采集平膜片箍5固定在外殼I的兩截面端上，用于在次聲波作用下產(chǎn)生形變，8片PVDF壓電薄膜7陣列設(shè)置在采集平膜片3的靠近基座6的一側(cè)，并用于增強(qiáng)壓電信號(hào)和減少信號(hào)輸出誤差；其中外殼I為圓柱形，其兩截面端外表面設(shè)置有螺紋；接收平膜片箍4、采集平膜片箍5和基座6為同心圓狀，同心圓的內(nèi)徑和圓柱形外殼I的內(nèi)徑一致；接收平膜片箍4和采集平膜片箍5內(nèi)沿帶有螺紋，接收平膜片箍4和采集平膜片箍5內(nèi)沿螺紋與外殼I兩截面端邊緣螺紋相匹配，通過(guò)將次聲波接收平膜片箍4和采集平膜片箍5分別旋入圓柱形外殼I的兩截面端，以達(dá)到固定和密封整個(gè)傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)之目的；接收平膜片2和采集平膜片3間的空腔內(nèi)注滿硅油，有利于實(shí)現(xiàn)接收平膜片2和采集平膜片3隔離的有效隔離，使信號(hào)傳遞更平穩(wěn)和增加系統(tǒng)的阻尼性；并要保持絕對(duì)密封，不得有空氣；基座6上設(shè)置有4個(gè)固定孔8用于固定次聲波傳感器，基座上設(shè)置有信號(hào)線引出孔9，用于引出粘貼于次聲波采集平膜片3上的PVDF壓電薄膜7陣列的輸出信號(hào)線(見(jiàn)圖1-3)。本實(shí)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(fā)生形變，硅油10將形變穩(wěn)定傳遞至次聲波采集平膜片3，次聲波采集平膜片3上的PVDF壓電薄膜7陣列將次聲波引起的形變轉(zhuǎn)化成電荷信號(hào)，其輸出的電荷量與所受到的應(yīng)變量成正比，得到的電荷量由信號(hào)線從信號(hào)線引出孔9引出，通過(guò)外界電荷放大等處理后可以得到外界次聲波的信息。
權(quán)利要求1.一種基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器,其特征在于:其包括外殼(I)、接收平膜片(2)、采集平膜片(3)、接收平膜片箍(4)、采集平膜片箍(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)和采集平膜片(3)通過(guò)接收平膜片箍(4)和采集平膜片箍(5 )固定在外殼(I)的兩截面端上，PVDF壓電薄膜(7 )陣列設(shè)置在采集平膜片(3)的靠近基座(6)的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器,其特征在于:夕卜殼(O為圓柱形，其兩截面端邊緣帶有螺紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，其特征在于:接收平膜片箍(4)、采集平膜片箍(5)和基座(6)為同心圓狀，接收平膜片箍(4)和采集平膜片箍(5)內(nèi)沿帶有螺紋，接收平膜片箍(4)和采集平膜片箍(5)內(nèi)沿螺紋與外殼(I)兩截面端邊緣螺紋相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，其特征在于:接收平膜片(2)和采集平膜片(3)間的空腔內(nèi)注滿硅油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器,其特征在于:基座(6)上設(shè)置有固定孔(8)和信號(hào)線引出孔(9)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于壓電材料PVDF陣列的壓電式次聲波傳感器，其包括外殼、接收平膜片、采集平膜片、接收平膜片箍、采集平膜片箍、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，用于在次聲波作用下產(chǎn)生變形，次聲波接收平膜片和次聲波采集平膜片間填注硅油，實(shí)現(xiàn)次聲波接收平膜片與信號(hào)采集平膜片的有效隔離，有利于接收信號(hào)的均勻穩(wěn)定的傳遞，增加了傳感的阻尼系數(shù)，進(jìn)而增強(qiáng)防止雜波干擾的能力；壓電材料PVDF薄膜陣列的使用，增強(qiáng)檢測(cè)信號(hào)和減小檢測(cè)信號(hào)的誤差；提高了次聲波傳感器的測(cè)量靈敏度，對(duì)低頻和超低頻響應(yīng)效果好，減小了雜波干擾，有效防止高溫、高濕及高激勵(lì)等環(huán)境的影響。
文檔編號(hào)G01H11/08GK202928686SQ201220604790
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者萬(wàn)舟, 曹碧生, 熊新, 朱森森, 程立, 韓錦川 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)