专利名称：高温(400℃)压电加速度计用隔热组合套管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高温(400℃)压电加速度计用隔热组合套管，属于高温振动传感器领域。
振动是现代各种工程，如导弹、飞机、船舶、汽车、桥梁乃至堤坝和大坝建筑物的各种结构设计中的重要参数。以导弹为例，据六十年代中美国统计表明，在飞行中出现的破坏，其中一半是因为振动的原因所造成。因此世界各国对振动结构参数十分关注，设计和制造了各种类型的测振传感器，用以确定动态环境的等效载荷。
在各种类型的测振传感器中，压电加速度计因其具有尺寸小、重量轻、频率范围宽(3～20,000Hz)等优点而受到广泛应用。加速度计总是处于苛刻(光、温度、噪声、应变)的工作环境，实际使用结构均较复杂，在材料选择上，除考虑压电系数大小与稳定性之外还应注意材料的热释电效应，这是因为作为压电式加速度计用的传感元件-铁电材料永久极化强度随温度而变化。工作方式不同时，同种材料在相同温度变化下产生的电荷信号是不同的。不论是一般压缩型、单端压缩型、隔离压缩及反中心压缩型以及剪切型加速度计，均应考虑到压电传感元件环境温度的稳定性以保证振动的精确度和拓宽压电加速度计的使用范围。在现有的压电加速度计结构中，高温压电陶瓷元件直接与传感器底座和顶紧螺丝接触，底座的温度直接传到高温敏感元件上，致使高温压电陶瓷元件的工作温度随基座影响，从而使测量精度受到影响，致使压电陶瓷元件的使用温度范围变窄。
图1为一般高温压电加速度计结构图，图中1-壳体；2-顶紧螺丝；3-质量块；4-压电陶瓷元件；5-传感器底座；6-输出接插件。从图可清楚地看出传感器底座5和顶紧螺丝2直接与压电传感元件接触。
本实用新型的目的在于提供一个特殊结构的组合套管，用它安放在传感器底座上，使高温传感器元件不直接与底座和顶紧螺丝接触，可免受来自传感器底座和顶紧螺丝温度变化的直接影响，从而提高加速度计使用温度范围和检测精度。
具体地说，本实用新型提供的隔热组合套管如图2所示。图2-1中7为垫片，两端面平行且平整度为＜0.03mm即可，8为套管，垫片7中央有一园孔，其大小正好于套管8的外径相匹配，套管8的壁厚一般为0.4～2mm，内孔中央允许顶紧螺丝2通过，其内径与顶紧螺丝2直径相配合，间隙为0.05-0.1mm。组合套管9(图2-2)是由二块垫片7和一个套管8组合而成，垫片7的厚度一般为0.5～2mm，直径与压电元件直径相当。套管8的内孔中央有顶紧螺丝2，在两者间隙允许范围内，外表面与压电陶瓷片之间间隙为0.05～0.5mm范围。垫片7和套管8由导热系数低的耐温陶瓷制成，如各种组份(75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、99瓷)氧化铝、莫来石、氮化硅及粘土材料；壁厚的取值与制成材料的热导系数有关，导热系数低的材料制成时壁厚可相应小，反之壁厚较大。
本实用新型提供的隔热组合套管具有结构简单，易加工，成本低，只需一般陶瓷制作工艺成型、烧结，而使用后的效果十分明显，它可使高温传感元件工作环境免受传感器底座热量影响而提高了测量精度。
作为本实用新型使用的实施例如图3所示，图中1～9所示的内容与图1、图2相同，隔热组合套管9放置在图3所示的印影位置，压电陶瓷元件4不直接与传感器底座5和顶紧螺丝2接触，垫片7和套管8均由90氧化铝材料制成，垫片7的厚度为1mm，套筒壁厚为0.5mm，公差为自由公差，组合套筒下垫块与传感器基座5接触，上垫块与质量块3接触，它们之间用一般市售陶瓷与金属粘结剂结合，套筒8外表面与压电陶瓷元件留有的为0.3mm，内壁与顶紧螺丝2之间孔隙0.08mm。
权利要求1．一种高温压电加速度计用的隔热组合套管，其特征在于(1)隔热组合套管由上下二块组成；(2)垫片(7)和套管(8)由耐热陶瓷材料制成；(3)隔热组合套管安放在传感器基座(5)上面，上垫片与质量块(3)接触，下垫片与传感器基座(5)接触，套管(8)内孔中央允许顶紧螺丝(2)通过，外表面与压电陶瓷元件(4)之间间隙为0.05-0.5mm；(4)垫片(7)与质量块(3)和基座(5)之间用陶瓷与金属粘结剂结合。
2．按权利要求1所述的隔热组合套筒，其特征在于所述的垫片(7)和套筒(8)由各种组份(75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、99瓷)氧化铝、莫来石、氮化硅及粘土材料制成。
3．按权利要求1所述的隔热组合套筒，其特征在于所述的垫片(7)直径与压电传感元件直径相当，厚度为0.5～2mm，随制作耐热陶瓷的热传导率降低而减小。
4．按权利要求1所述的隔热组合套筒，其特征在于所述的套筒(8)的壁厚，亦随使用的耐热陶瓷的热传导率降低而减薄，壁厚的范围为0.4～2mm。
专利摘要一种高温(400℃)压电加速度计用隔热组合套管,属于高温振动传感器领域。本实用新型提供的隔热组合套筒是由上下二块垫片7和套管8构成,它是由耐热陶瓷材料制成,其厚度和壁厚随制作材料的热导系数的降低而减少。本隔热组合套管安放在压电加速度计底座上可提高测试精度和拓宽使用温度范围,具有结构简单,易加工,使用方便,效果明显等优点。
文档编号G01P15/00GK2329969SQ98224170
公开日1999年7月21日 申请日期1998年6月1日 优先权日1998年6月1日
发明者胡子俭, 李毅, 李承恩, 倪焕尧, 王志超, 鲍军, 张秀荣, 贺连星 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所