电容式液态金属加速度传感器的制作方法

本发明涉及加速度传感器技术领域，具体涉及一种电容式液态金属加速度传感器。

背景技术：

加速度传感器是一种用来测量物体加速度的器件，广泛应用于汽车工业、航空业、物体振动分析等。一般加速度传感器分为压阻式、压电式、电容式等，在结构上大都是由弹性敏感元件、检测电路、壳体及辅助结构4部分组成，采用固体极板作为敏感元件，在固体极板与壳体固定时需要弹性介质，而在出现大冲击或高过载的恶劣环境下，固定极板的弹性介质容易损坏，致使加速度传感器失去作用。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电容式液态金属加速度传感器，本发明提供的电容式液态金属加速度传感器可承受大冲击和高过载，且反应灵敏。

为解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

一种电容式液态金属加速度传感器，包括：

固定极板、液态金属极板、电介质层、第一电极和第二电极，所述固定极板和所述液态金属极板相对放置且中间设置有电介质层；

所述第一电极位于所述固定极板远离所述液态金属极板的一侧，所述第二电极位于所述液态金属极板远离所述固定极板的一侧，且所述第一电极与所述第二电极相对设置；

所述液态金属极板包括平板腔体和位于平板腔体内的液态金属；所述第二电极一端伸出所述液态金属极板外，另一端向所述平板腔体内伸出第一预设长度，与平板腔体内的液态金属接触。

进一步地，所述第二电极与液态金属接触的一端的材料为金、银、钛、镍或石墨。

进一步地，所述第一预设长度为所述液态金属极板厚度的1/5～1/10。

进一步地，所述平板腔体为真空腔体。

进一步地，所述液态金属为导电率满足预设条件且熔点低于预设熔点的金属或其合金。

进一步地，所述液态金属为汞、镓、镓基合金、铟基合金或铋基合金。

进一步地，所述液态金属占所述平板腔体内部体积的1/2～2/3。

进一步地，所述固定极板和所述液态金属极板均通过粘结剂与所述电介质层粘连。

进一步地，所述固定极板、电介质层以及所述液态金属极板通过固定夹固定在一起。

进一步地，所述固定极板为石墨、金属或导电聚合物极板。

由上述技术方案可知，本发明提供的电容式液态金属加速度传感器，包括固定极板、液态金属极板、电介质层、第一电极和第二电极。其中，固定极板和液态金属极板相对放置，中间设置有电介质层；液态金属极板由平板腔体和平板腔体内的液态金属组成；一对电极分别与两个极板相连。在实际使用时，将本发明提供的电容式液态金属加速度传感器固定于被测物体上，当被测物体发生加速或减速时，液态金属电极板内的液态金属沿着平板腔体流动时，使两个电极板的正对表面积发生变化，电容随之变化，检测设备与电极板连接，不同的加速度对应不同的电容变化情况，因此可以分析出物体加速度的大小。可见，本发明提供的电容式液态金属加速度传感器，由于利用了液态金属良好的导电性和流动性，故可有效克服传统加速度传感器在大冲击或高过载的恶劣环境下容易出现器件损坏或准确度降低的问题，本本实施例提供的电容式液态金属加速度传感器可承受大冲击和高过载、反应灵敏，可用于航天、军事等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的电容式液态金属加速度传感器的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的液态金属极板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了克服传统加速度传感器在大冲击或高过载的恶劣环境下容易出现器件损坏或准确度降低的问题，本发明利用液态金属良好的导电性和流动性，提出一种电容式液态金属加速度传感器，本发明提供的电容式液态金属加速度传感器可承受大冲击和高过载、反应灵敏，可用于航天、军事等领域。下面将通过具体实施例对本发明提供的电容式液态金属加速度传感器进行详细解释和说明。

本发明一实施例提供了一种电容式液态金属加速度传感器，参见图1，本发明实施例提供电容式液态金属加速度传感器，包括：

固定极板1、液态金属极板2、电介质层3、第一电极4和第二电极4’，所述固定极板1和所述液态金属极板2相对放置且中间设置有电介质层3；所述电介质层3一方面起到增大电容量作用，另一方面可以固定两个极板，防止极板短路；

所述第一电极4位于所述固定极板1远离所述液态金属极板的一侧，所述第二电极4’位于所述液态金属极板2远离所述固定极板的一侧，且所述第一电极4与所述第二电极4’相对设置；

参见图2，所述液态金属极板2包括平板腔体21和位于平板腔体21内的液态金属22；所述第二电极4’一端伸出所述液态金属极板2外，另一端向所述平板腔体21内伸出第一预设长度，与平板腔体21内的液态金属22接触。

在使用本实施例提供的传感器对被测物体进行加速度测量时，将传感器固定在被测物体上，同时将所述第一电极和所述第二电极与电容检测设备连接，当被测物体发生加速或减速时，液态金属电极内的液态金属沿着平板腔体流动时，使两个极板的正对表面积发生变化，电容随之变化，电容检测设备与电极连接，不同的加速度对应不同的电容变化情况，因此可以分析出物体加速度的大小。

在一种可选实施方式中，所述第二电极4’与液态金属22接触的一端的材料为金、银、钛、镍或石墨。

在一种可选实施方式中，所述第一预设长度为所述液态金属极板2厚度的1/5～1/10。可以理解的是，所述第一预设长度不易过大，只需保证电极能够与液态金属接触即可。

在一种可选实施方式中，所述平板腔体21为真空腔体。优选地，所述平板腔体21的内腔面为光滑表面，以便于液态金属22流动。由于平板腔体21内的液态金属22过多或过少都会影响加速度测量精度，故优选地，所述液态金属22占所述平板腔体21内部体积的1/2～2/3。

在一种可选实施方式中，所述液态金属22为导电率满足预设条件且熔点低于预设熔点的金属或其合金。例如，所述液态金属为汞、镓、镓基合金、铟基合金或铋基合金。这些液态金属均为导电性良好的低熔点金属或其合金，其中，不同的含量配比可以得到不同熔点和导电性能的液态金属合金。在本实施例中采用液态金属GaIn20。

在一种可选实施方式中，所述固定极板1为石墨、金属或导电聚合物极板。

在一种可选实施方式中，参见图1，所述固定极板1和所述液态金属极板2均通过粘结剂5与所述电介质层3粘连。

在另一种可选实施方式中，所述固定极板1、电介质层3以及所述液态金属极板2通过固定夹固定在一起。

由上面描述的技术方案可知，本发明实施例提供的电容式液态金属加速度传感器，包括固定极板、液态金属极板、电介质层、第一电极和第二电极。其中，固定极板和液态金属极板相对放置，中间设置有电介质层；液态金属极板由平板腔体和平板腔体内的液态金属组成；一对电极分别与两个极板相连。在实际使用时，将本发明实施例提供的电容式液态金属加速度传感器固定于被测物体上，当被测物体发生加速或减速时，液态金属电极板内的液态金属沿着平板腔体流动时，使两个电极板的正对表面积发生变化，电容随之变化，电容检测设备与电极板连接，不同的加速度对应不同的电容变化情况，因此可以分析出物体加速度的大小。可见，本实施例提供的电容式液态金属加速度传感器，由于利用了液态金属良好的导电性和流动性，故可有效克服传统加速度传感器在大冲击或高过载的恶劣环境下容易出现器件损坏或准确度降低的问题，本实施例提供的电容式液态金属加速度传感器可承受大冲击和高过载、反应灵敏，可用于航天、军事等领域。

在使用本实施例提供的电容式液态金属加速度传感器对测量被测物体的加速度时，首先将加速度传感器固定在被测物体上，然后将两个电极接电容测量分析装置。若测量水平方向加速度，为了使液态金属能够自动回流，使加速度传感器与水平方向方向呈一定夹角，倾斜角度优选2°～10°；若测量非水平方向加速度，液态金属可以自动回流。

在本发明的描述中，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。