壓電振動(dòng)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種壓電振動(dòng)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)振動(dòng)傳感器都是被動(dòng)式接受外界振動(dòng)信號(hào)，對(duì)于橋梁、鐵路、鐵塔、支架等長(zhǎng)期服役的固定設(shè)施，需要自我反饋的系統(tǒng)來(lái)自檢缺陷，因此振動(dòng)傳感器需要包含振動(dòng)源(激振器)、振動(dòng)傳感探頭和控制電路系統(tǒng)三個(gè)部分。
[0003]激振器是一個(gè)產(chǎn)生振動(dòng)的信號(hào)源，主要有以下幾種。
[0004](1)慣性式激振器:利用偏心質(zhì)量塊回轉(zhuǎn)產(chǎn)生所需的激勵(lì)力。激振器與被激物體剛性連接，激振器回轉(zhuǎn)振動(dòng)帶動(dòng)被激件振動(dòng)。
[0005](2)電動(dòng)式激振器:電動(dòng)式激振器分動(dòng)線圈和定線圈，將交變電流通入動(dòng)線圈，使線圈在通恒流的定線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中受電磁激勵(lì)力的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。通過(guò)改變動(dòng)線圈中的交變電流頻率參數(shù)可以獲得不同特征的振動(dòng)源。
[0006](3 )電磁式激振器:電磁式激振器由帶有線圈的電磁鐵鐵芯和銜鐵組成，將周期變化的電流輸入電磁鐵線圈，在被激件與電磁鐵之間便產(chǎn)生周期變化的激勵(lì)力。振動(dòng)機(jī)械中應(yīng)用的電磁式激振器通常由帶有線圈的電磁鐵鐵芯和銜鐵組成，在鐵芯與銜鐵之間裝有彈簧。當(dāng)向線圈輸入交流電，或交流電加直流電，或半波整流后的脈動(dòng)電流時(shí)，便可產(chǎn)生周期變化的激勵(lì)力，這種激振器通常是將銜鐵直接固定于需要振動(dòng)的工作部件上。
[0007]物體的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的拾取通常以機(jī)械能一電能的轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)便捷測(cè)量，這一類(lèi)能量轉(zhuǎn)換器稱為振動(dòng)傳感器。常見(jiàn)的振動(dòng)傳感器的形式有以下幾種。
[0008](1)電渦流式，采用渦流效應(yīng)為工作原理的振動(dòng)式傳感器，它屬于非接觸式傳感器。
[0009](2)電感式，依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)傳感器。電感式振動(dòng)傳感器設(shè)置有磁鐵和導(dǎo)磁體將機(jī)械振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電參量信號(hào)，可應(yīng)用于振動(dòng)速度、加速度等參數(shù)的測(cè)量。
[0010](3)電容式，通過(guò)間隙或公共面積的改變來(lái)獲得可變電容，再對(duì)電容量進(jìn)行測(cè)定而后得到機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的。
[0011](4)壓電式，利用晶體的壓電效應(yīng)來(lái)完成振動(dòng)測(cè)量的，當(dāng)被測(cè)物體的振動(dòng)對(duì)壓電式振動(dòng)傳感器形成壓力后，晶體元件就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，電荷數(shù)即可換算為振動(dòng)參數(shù)。
[0012](5)電阻應(yīng)變式振動(dòng)，以電阻變化量來(lái)表達(dá)被測(cè)物體機(jī)械振動(dòng)量的一種振動(dòng)傳感器。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)中激振器和振動(dòng)傳感器均為分開(kāi)的，在橋梁、鐵路、鐵塔、支架等長(zhǎng)期服役的固定設(shè)施中不能準(zhǔn)確，及時(shí)的獲取被檢測(cè)部件的結(jié)構(gòu)失效信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種壓電振動(dòng)傳感器，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)獲取被檢測(cè)部件的磨損、斷裂等結(jié)構(gòu)失效信息的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種壓電振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體、激振動(dòng)力源、激振器腔體、激振鋼錘、振動(dòng)傳感腔體、PVDF壓電傳感器薄膜和控制電路，所述激振器腔體和振動(dòng)傳感腔體均設(shè)置在傳感器殼體內(nèi)，所述激振動(dòng)力源和激振鋼錘設(shè)置在激振器腔體內(nèi)，所述激振鋼錘與激振動(dòng)力源連接，所述控制電路設(shè)置在振動(dòng)傳感腔體的頂部，所述PVDF壓電傳感器薄膜設(shè)置在振動(dòng)傳感腔體的底部，所述激振動(dòng)力源與控制電路電連接，所述PVDF壓電傳感器薄膜與控制電路電連接。
[0016]優(yōu)化的，所述激振動(dòng)力源為微型激振馬達(dá)或電磁鐵。
[0017]優(yōu)化的，所述PVDF壓電傳感器薄膜，采用聚偏氟乙烯PVDF高分子壓電薄膜材料制作，PVDF壓電傳感器薄膜上下表面采用導(dǎo)體材料做電極。
[0018]優(yōu)化的，所述導(dǎo)體材料為銀、銅或金。
[0019]優(yōu)化的，所述傳感器殼體采用鋼質(zhì)、鋁合金材質(zhì)或塑膠材質(zhì)制成。
[0020]優(yōu)化的，所述塑膠材質(zhì)包括，ABS、PP、PC或PE。
[0021]優(yōu)化的，所述PVDF壓電傳感器薄膜通過(guò)UV膠固定在傳感腔體的底部矩形框上。
[0022]優(yōu)化的，微型激振馬達(dá)采用防松脫緊固螺栓固定在激振器腔體中。
[0023]優(yōu)化的，所述控制電路對(duì)激振動(dòng)力源的動(dòng)作速率、作用時(shí)間和敲擊次數(shù)進(jìn)行控制，并控制PVDF壓電傳感器薄膜的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量。
[0024]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
本發(fā)明的技術(shù)方案，將激振器和振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)為一體結(jié)構(gòu)，通過(guò)振動(dòng)傳感器內(nèi)部激振器使被檢測(cè)部件產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)傳感探頭拾取被檢測(cè)部件的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)對(duì)拾取信號(hào)的分析獲取被檢測(cè)部件的磨損、斷裂等結(jié)構(gòu)失效信息。
[0025]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的壓電振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為壓電振動(dòng)傳感器采用螺栓固定在鐵塔安裝獲得的信號(hào)波形圖；
圖3為壓電振動(dòng)傳感器采用螺栓固定在鐵塔安裝獲得的信號(hào)頻譜圖。
[0027]結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下:
100-傳感器殼體；101_激振器腔體；102_微型激振馬達(dá)；103_激振鋼錘；201_振動(dòng)傳感腔體；202- PVDF壓電傳感器薄膜；203_控制電路；204_輸出接口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]如圖1所示，一種壓電振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體100、激振動(dòng)力源、激振器腔體101、激振鋼錘103、振動(dòng)傳感腔體20UPVDF壓電傳感器薄膜202和控制電路203，激振器腔體101和振動(dòng)傳感腔體201均設(shè)置在傳感器殼體100內(nèi)，激振動(dòng)力源和激振鋼錘103設(shè)置在激振器腔體101內(nèi)，激振鋼錘103與激振動(dòng)力源連接，控制電路203設(shè)置在振動(dòng)傳感腔體201的頂部，PVDF壓電傳感器薄膜202設(shè)置在振動(dòng)傳感腔體201的底部，激振動(dòng)力源與控制電路203電連接，PVDF壓電傳感器薄膜202與控制電路203電連接。在圖1中激振動(dòng)力源為微型激振馬達(dá)102。激振動(dòng)力源也可以采用電磁鐵替換微型激振馬達(dá)。
[0030]本技術(shù)方案中的壓電振動(dòng)傳感器，采用激振器、振動(dòng)傳感探頭和控制系統(tǒng)構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)件由于磨損、斷裂等導(dǎo)致的失效。激振器對(duì)被檢測(cè)結(jié)構(gòu)件激勵(lì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，振動(dòng)傳感探頭拾取結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理傳輸至上位機(jī)分析獲得被檢測(cè)結(jié)構(gòu)件失效狀態(tài)結(jié)果。
[0031 ] 激振動(dòng)力源、激振器腔體和激振鋼錘組成激振器，振動(dòng)傳感腔體和PVDF壓電傳感器薄膜組成振動(dòng)傳感探頭，控制系統(tǒng)包括控制電路和輸出接口。
[0032]振動(dòng)傳感器的小