压电振动传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感技术领域，具体地，涉及一种压电振动传感器。
【背景技术】
[0002]大多数振动传感器都是被动式接受外界振动信号，对于桥梁、铁路、铁塔、支架等长期服役的固定设施，需要自我反馈的系统来自检缺陷，因此振动传感器需要包含振动源(激振器)、振动传感探头和控制电路系统三个部分。
[0003]激振器是一个产生振动的信号源，主要有以下几种。
[0004](1)惯性式激振器:利用偏心质量块回转产生所需的激励力。激振器与被激物体刚性连接，激振器回转振动带动被激件振动。
[0005](2)电动式激振器:电动式激振器分动线圈和定线圈，将交变电流通入动线圈，使线圈在通恒流的定线圈产生的磁场中受电磁激励力的作用而产生振动。通过改变动线圈中的交变电流频率参数可以获得不同特征的振动源。
[0006](3 )电磁式激振器:电磁式激振器由带有线圈的电磁铁铁芯和衔铁组成，将周期变化的电流输入电磁铁线圈，在被激件与电磁铁之间便产生周期变化的激励力。振动机械中应用的电磁式激振器通常由带有线圈的电磁铁铁芯和衔铁组成，在铁芯与衔铁之间装有弹簧。当向线圈输入交流电，或交流电加直流电，或半波整流后的脉动电流时，便可产生周期变化的激励力，这种激振器通常是将衔铁直接固定于需要振动的工作部件上。
[0007]物体的机械振动信号的拾取通常以机械能一电能的转化来实现便捷测量，这一类能量转换器称为振动传感器。常见的振动传感器的形式有以下几种。
[0008](1)电涡流式，采用涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。
[0009](2)电感式，依据电磁感应原理设计的一种振动传感器。电感式振动传感器设置有磁铁和导磁体将机械振动参数转化为电参量信号，可应用于振动速度、加速度等参数的测量。
[0010](3)电容式，通过间隙或公共面积的改变来获得可变电容，再对电容量进行测定而后得到机械振动参数的。
[0011](4)压电式，利用晶体的压电效应来完成振动测量的，当被测物体的振动对压电式振动传感器形成压力后，晶体元件就会产生相应的电荷，电荷数即可换算为振动参数。
[0012](5)电阻应变式振动，以电阻变化量来表达被测物体机械振动量的一种振动传感器。
[0013]现有技术中激振器和振动传感器均为分开的，在桥梁、铁路、铁塔、支架等长期服役的固定设施中不能准确，及时的获取被检测部件的结构失效信息。
【发明内容】
[0014]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种压电振动传感器，以实现准确、实时获取被检测部件的磨损、断裂等结构失效信息的优点。
[0015]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种压电振动传感器，包括传感器壳体、激振动力源、激振器腔体、激振钢锤、振动传感腔体、PVDF压电传感器薄膜和控制电路，所述激振器腔体和振动传感腔体均设置在传感器壳体内，所述激振动力源和激振钢锤设置在激振器腔体内，所述激振钢锤与激振动力源连接，所述控制电路设置在振动传感腔体的顶部，所述PVDF压电传感器薄膜设置在振动传感腔体的底部，所述激振动力源与控制电路电连接，所述PVDF压电传感器薄膜与控制电路电连接。
[0016]优化的，所述激振动力源为微型激振马达或电磁铁。
[0017]优化的，所述PVDF压电传感器薄膜，采用聚偏氟乙烯PVDF高分子压电薄膜材料制作，PVDF压电传感器薄膜上下表面采用导体材料做电极。
[0018]优化的，所述导体材料为银、铜或金。
[0019]优化的，所述传感器壳体采用钢质、铝合金材质或塑胶材质制成。
[0020]优化的，所述塑胶材质包括，ABS、PP、PC或PE。
[0021]优化的，所述PVDF压电传感器薄膜通过UV胶固定在传感腔体的底部矩形框上。
[0022]优化的，微型激振马达采用防松脱紧固螺栓固定在激振器腔体中。
[0023]优化的，所述控制电路对激振动力源的动作速率、作用时间和敲击次数进行控制，并控制PVDF压电传感器薄膜的振动信号测量。
[0024]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案，将激振器和振动传感器设计为一体结构，通过振动传感器内部激振器使被检测部件产生振动，振动传感探头拾取被检测部件的振动信号，通过对拾取信号的分析获取被检测部件的磨损、断裂等结构失效信息。
[0025]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例所述的压电振动传感器的结构示意图；
图2为压电振动传感器采用螺栓固定在铁塔安装获得的信号波形图；
图3为压电振动传感器采用螺栓固定在铁塔安装获得的信号频谱图。
[0027]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:
100-传感器壳体；101_激振器腔体；102_微型激振马达；103_激振钢锤；201_振动传感腔体；202- PVDF压电传感器薄膜；203_控制电路；204_输出接口。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]如图1所示，一种压电振动传感器，包括传感器壳体100、激振动力源、激振器腔体101、激振钢锤103、振动传感腔体20UPVDF压电传感器薄膜202和控制电路203，激振器腔体101和振动传感腔体201均设置在传感器壳体100内，激振动力源和激振钢锤103设置在激振器腔体101内，激振钢锤103与激振动力源连接，控制电路203设置在振动传感腔体201的顶部，PVDF压电传感器薄膜202设置在振动传感腔体201的底部，激振动力源与控制电路203电连接，PVDF压电传感器薄膜202与控制电路203电连接。在图1中激振动力源为微型激振马达102。激振动力源也可以采用电磁铁替换微型激振马达。
[0030]本技术方案中的压电振动传感器，采用激振器、振动传感探头和控制系统构成的闭环系统检测结构件由于磨损、断裂等导致的失效。激振器对被检测结构件激励产生机械振动，振动传感探头拾取结构件的振动反馈信号，经过控制系统数据处理传输至上位机分析获得被检测结构件失效状态结果。
[0031 ] 激振动力源、激振器腔体和激振钢锤组成激振器，振动传感腔体和PVDF压电传感器薄膜组成振动传感探头，控制系统包括控制电路和输出接口。
[0032]振动传感器的小