专利名称：高阻抗应变传感器的制作方法
技术领域：
高阻抗应变传感器
(一) 技术领域-
本实用新型提供一种高阻抗应变传感器，它涉及一种基于压电原理的高阻抗应变传感 器，特别涉及一种包含压电陶瓷以及常见电子元器件构成的高阻抗应变传感器，属于传感器 技术领域。
(二) 背景技术-
目前，测量应变所用的都是应变计。利用应变式变换原理制成电阻式应变片或应变薄膜， 它可以感受测量物体受力或力矩时所产生的应变，并将应变转换为电阻变化，通过电桥进一 步转换为电压或电流的变化。
应变计的缺陷为由于应变计是多线的，线与线之间连接部分不在测量方向上，引起横 向效应，横向效应使传感器的灵敏度下降；机械应变以声波的形式在材料中传播，当它依次 通过一定厚度的基底、胶层并引起应变计的响应时，会产生时间滞后，应变计的这种响应滞 后尤其在动态(高频)应变测量时会产生误差。
(三) 发明内容-
为了解决上述技术上的不足，本实用新型的目的是提供一种高阻抗应变传感器，该传感 器消除因横向效应引起的灵敏度下降和响应滞后引起的测量误差。
本实用新型通过以下技术方案实现的
本实用新型系一种高阻抗应变传感器，是由压电陶瓷、线性运算放大器、电阻及负反馈 电阻组成。该压电陶瓷经过一电阻接入线性运算放大器的负输入端，并且在线性运算放大器 的负输入端和输出端之间连接一个负反馈电阻。
其中，该压电陶瓷的厚度小于0.3毫米，面积小于3平方厘米；
其中，该线性运算放大器和电阻无特殊要求，购买市场通用产品即可。
本实用新型一种高阻抗应变传感器，其优点和有益效果是因为本实用新型采用与现有 应变测量方法完全不同的压电原理，没有传统方法带来的横向效应，同时也不会有时间上的 滞后。它只需后接十分廉价的、可大量集成的运算放大器而不必如常规应变计之类要后接相 对昂贵和体积大的前置放大器。此外通过观察该传感器的传递函数可分析出的动态特性，比 应变计要好很多。本实用新型提供了一种结构简单，易于制造，测量精度高，各方面性能更加优秀的应变传感器。
(四)
图1是本实用新型的电路原理图
图2是本实用新型的设计辅助说明图
图中的标号及符号说明如下
l压电陶瓷 2反馈电阻3线性运算放大器 4电阻5电阻
Up压电陶瓷输出电压 Us线性运算放大器输出电压 Rl电阻4 R2电阻5
Rf反馈电阻2 i压电陶瓷输出电流
具体实施方式
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以下结合附图1对本实用新型作进一步描述
见图1所示，本实用新型一种高阻抗应变传感器，是由压电陶瓷l、线性运算放大器3、 电阻4及负反馈电阻2组成。该压电陶瓷1经一个电阻4接入线性运算放大器3的负输入 端相连接，在线性运算放大器3的负输入端和输出端之间连接一个负反馈电阻2。
压电陶瓷l被粘贴于被测结构的表面，当被测结构受力发生形变时，压电陶瓷l也会发 生与被测结构相同的形变。由于压电陶瓷1后连接一个电阻4，压电陶瓷l的应变通过压电 效应正比于输出电流，再经过线性运算放大器3和反馈电阻2将电流转化为输出电压。通过 测量输出电压就能获取被测结构的应变率。
在具体的实施过程中，该电阻4可取值为1M欧姆，该反馈电阻2可取值为100K欧姆， 该线性运算放大器3选Linear选Linear公司生产的型号为LTC 2052。该压电陶瓷1的 厚度小于0.3毫米，面积小于3平方厘米。
权利要求1. 一种高阻抗应变传感器，是由压电陶瓷、线性运算放大器、电阻及负反馈电阻组成；其特征是该压电陶瓷通过一个电阻接入线性运算放大器的负输入端，并且在线性运算放大器的负输入端和输出端之间连接一个负反馈电阻。
2. 根据权利要求1所述的高阻抗应变传感器，其特征是该压电陶瓷的厚度小于0.3毫米，面积小于3平方厘米。
3. 根据权利要求1所述的高阻抗应变传感器，其特征是该电阻取值为1M欧姆。
4. 根据权利要求1所述的高阻抗应变传感器，其特征是该反馈电阻取值为100K欧姆。
专利摘要一种高阻抗应变传感器，是由压电陶瓷、线性运算放大器、电阻及负反馈电阻组成；其特征是它把压电陶瓷通过一个电阻接入线性运算放大器的负输入端，并且在线性运算放大器的负输入端和输出端之间连接一个负反馈电阻。因为本实用新型采用了与现有应变测量方法完全不同的压电原理，所以，没有传统方法带来的横向效应和时间滞后。它只需后接十分廉价的、可大量集成的运算放大器，而不必如常规应变计要后接相对昂贵和体积大的前置放大器。它结构简单，易于制造，测量精度高。
文档编号G01B7/16GK201273809SQ20082010999
公开日2009年7月15日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者飒 吴, 军 姚, 李德峰, 虹 袁, 袁宏杰, 谢汉兴 申请人:北京航空航天大学