一种含金属芯压电纤维的水流测量装置的制造方法
【专利摘要】本发明型公开一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其构成为箱体、导线和带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维而组成，而带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维由金属芯、绝缘胶层、表面电极、压电材料组成。当有水流变化时，水流通过箱体顶端的通孔把激励作用在带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维上，使其产生电压信号。通过仪器设备测出电压值的变化情况，分析出水流的变化情况；通过仪器设备测出电压值的大小并对数据进行分析，检测出水流的大小。
【专利说明】
一种含金属芯压电纤维的水流测量装置
技术领域
[0001]本发明属于水流测量技术领域，特别是一种含金属芯压电纤维的水流测量装置。
【背景技术】
[0002]随着水下探索的深入研究，水下机器设备的应用越来越普遍。由于水下环境条件的特殊性，我们需要水下机器设备可以及时的感应周围水流的变化从而做出相应的反应，这就需要水下机器设备携带各种各样的传感器。
[0003]国外的水流测量传感器要早于我国，我国水流测量传感器的最早出现于上个世纪八十年代末，当时的产品主要应用在全自动热水器上面，产品的主要形式是压差式水流测量传感器。那时我们对于水下机器设备应用远远没有现在这么广，需求量也没现在这么大，要求也没现在这么高，故那时的水流测量传感器的发展较缓慢。随着水下设备应用的要求越来越高，这要求水下机器设备有一定的自主避障、感应水流变化等等一些功能。
[0004]目前水流测量传感器主要是应用霍尔元件，虽然相比之前有了很大的改进但是还存在一些缺点，例如部分转子式水流测量传感器在水流太小时无法转动或转动不灵活。
【发明内容】
[0005]本发明是受到鱼侧线系统的启发而设计的，要解决的技术问题是提供一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，以克服现有技术的上述缺陷，该含金属芯压电纤维的水流测量装置能够把水流变化转换成我们可以识别的电压信号，通过电压信号的大小可以判断水流的大小，通过电压值的变化检测出水流的变化。
[0006]上述目的通过如下技术方案实现:一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:包括箱体以及设置于箱体内底面上的一个或多个表面包裹有绝缘层的含金属芯压电纤维，所述箱体的顶部开有一个或多个孔；
所述含金属芯压电纤维由金属芯、绝缘胶层、表面电极、压电材料组成;所述金属芯位于含金属芯压电纤维的中心位置或偏离中心位置，压电材料包覆于金属芯上，表面电极设置于压电材料上，绝缘胶层置于整体含金属芯压电纤维的外表面;所述导线与含金属芯压电纤维的表面电极连接，并延伸出箱体。
[0007]所述含金属芯压电纤维位于孔的正下方或偏离孔的正下方，且到箱体的顶面之间留有距离或没有距离。
[0008]所述箱体的横截面为矩形或圆形或椭圆形或多边形或卵形或不规则多边形或不规则圆形，箱体的两头为方形或球形或锥形。
[0009]所述含金属芯压电纤维横截面形状为矩形或圆形或椭圆形或多边形或卵形或不规则多边形或不规则圆形。
[0010]所述含金属芯压电纤维中的压电材料为聚偏氟乙烯PVDF或锆钛酸铅PZT或钛酸钡BT或锆钛酸铅PZT或改性锆钛酸铅或偏铌酸铅。
[0011]所述含金属芯压电纤维的表面电极为纵向一片或纵向多片金属薄层或导电胶。
[0012]所述含金属芯压电纤维的表面电极为一片时，导线的数量为两根，一根和金属芯连接，一根和表面电极连接;表面电极有两片或偶数片且对称分布时，每个表面电极连接一根导线。
[0013]所述含金属芯压电纤维的表面包裹的绝缘胶层的材料为有机材料，特别地为固化的柔性胶，绝缘胶层头部为球形或锥形。
[0014]所述金属芯横截面形状为矩形或圆形或椭圆形或多边形或卵形或不规则多边形或不规则圆形。
[0015]本发明结构合理简单、生产制造容易、使用方便，通过本发明，本发明型公开一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其构成为箱体、导线和带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维而组成，而带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维由金属芯、绝缘胶层、表面电极、压电材料组成。当有水流变化时，水流通过箱体顶端的通孔把激励作用在带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维上，使其产生电压信号。通过对电信号的分析，我们可以测量水流的变化及大小。即，通过仪器设备测出电压值的变化情况，分析出水流的变化情况;通过仪器设备测出电压值的大小并对数据进行分析，检测出水流的大小。
[0016]通过上述技术方案，本发明的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，能检测水流的变化、水流的大小。因其可以灵敏的实现对水流的测量，故可以用作水流测量感器、水流波动传感器等。
[0017]本发明所设计的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，含金属芯压电纤维非常灵敏，其不仅可以灵敏的检测到水流的变化，还可测量水流的大小。本专利提供的器件就是根据压电效应原理来设计的，它可以改善之前一些水流测量传感器的一些弊端，给水流测量传感器的发明设计提供了一个新的思路和方法。同时本发明也是仿照鱼类侧线系统发明设计，比较适合水下设备，像水下机器人等等一些。
[0018]全球压电材料应用的市场每年为1000亿美元，本发明利用压电材料的压电效应，适用在水流测量的场合，可以带来较大的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种含金属芯压电纤维的水流测量装置主体视图。
[0020]图2是带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维结构示意图。
[0021 ]图中:I导线、2含金属芯压电纤维、3箱体、2-1金属芯、2-2绝缘胶层、2_3表面电极、2-4压电材料。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图以及【附图说明】对本发明做进一步的说明。
[0023]—种含金属芯压电纤维的水流测量装置，该装置利用压电效应原理设计而成。其由箱体3、导线I和带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2而组成。带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2由压电材料2-4、绝缘胶层2-2、表面电极2-3和金属芯2-1组成。带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2固定在箱体低端的通孔上，通过导线I把表面电极2-3引出，以便测量。
[0024]选择的，该装置为箱体3，顶面开有一个或多个孔，箱体3内底面上固定有一个或多个表面包裹有绝缘层的含金属芯压电纤维2。
[0025]选择的，所述表面包裹有绝缘层的含金属芯压电纤维2位于孔的正下方，或偏离孔的正下方，且到箱体3的顶面之间留有距离或没有距离。
[0026]选择的，所述箱体3的横截面为矩形，或圆形，或椭圆形，或多边形，或卵形，或不规则多边形，或不规则圆形，箱体的两头为方形，或球形，或锥形。
[0027]选择的，所述含金属芯压电纤维2及含金属芯压电纤维2内的金属芯2-1横截面形状为矩形，或圆形，或椭圆形，或多边形，或卵形，或不规则多边形，或不规则圆形。
[0028]选择的，所述含金属芯压电纤维2中，金属芯2-1位于含金属芯压电纤维2的中心位置，或偏离中心位置。
[0029]选择的，所述含金属芯压电纤维2中的压电材料2-4为聚偏氟乙烯PVDF，或锆钛酸铅PZT、钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅。
[0030]选择的，所述含金属芯压电纤维2的表面电极为纵向一片，或纵向多片金属薄层或导电胶。
[0031]选择的，所述含金属芯压电纤维2的表面电极2-3为一片时，导线I的数量为两根，一根和金属芯2-1连接，一根和表面电极2-3连接;表面电极2-3有两片或偶数片且对称分布时，每个表面电极连接一根导线
选择的，所述含金属芯压电纤维2的表面包裹的绝缘胶层的绝缘材料为有机材料，特别地为固化的柔性胶。
[0032]选择的，所述含金属芯压电纤维2的表面包裹的绝缘胶层头部为球形或锥形。
[0033]图1-2描述了本发明一种含金属芯压电纤维的水流测量装置。
[0034]上述目的通过如下技术方案实现:
图1是一种含金属芯压电纤维的水流测量装置主体视图，该装置受到鱼类侧线系统的启发，利用压电效应原理设计而成。其由箱体3、导线I和带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2而组成。带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2固定在箱体3低端的通孔上，通过导线I把电极引出，以便测量。
[0035]当有水流变化时，水流通过箱体3顶端的通孔把激励作用在带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2上，使其受到激励，产生压电效应产生电压信号，通过导线I连接到测量仪器上。通过仪器测出电压值的变化情况，分析出水流的变化;通过仪器设备测出电压值的大小并对数据进行分析，检测出水流的大小。
[0036]图2描述了带有绝缘胶层的含金属芯压电纤维2的组成，在受到激励时绝缘胶层2-2会带动金属芯2-1、压电材料2-4、表面电极2-3摆动，使其发生压电效应。
【主权项】
1.一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:包括导线(I)、箱体(3)以及设置于箱体(3)内底面上的一个或多个表面包裹有绝缘层的含金属芯压电纤维(2)，所述箱体(3)的顶部开有一个或多个孔； 所述含金属芯压电纤维(2)由金属芯(2-1)、绝缘胶层(2-2)、表面电极(2-3)、压电材料(2-4)组成;金属芯(2-1)位于含金属芯压电纤维(2)的中心位置或偏离中心位置，压电材料(2-4)包覆于金属芯(2-1)上，表面电极(2-3)设置于压电材料(2-4)上，绝缘胶层(2-2)置于整体含金属芯压电纤维(2)的外表面;导线(I)与含金属芯压电纤维(2)的表面电极(2-3)连接，并延伸出箱体(3)。2.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述含金属芯压电纤维(2)位于孔的正下方或偏离孔的正下方，且到箱体(3)的顶面之间留有距离或没有距离。3.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述箱体(3)的横截面为矩形或圆形或椭圆形或多边形或卵形或不规则多边形或不规则圆形，箱体(3 )的两头为方形或球形或锥形。4.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述含金属芯压电纤维(2)横截面形状为矩形或圆形或椭圆形或多边形或卵形或不规则多边形或不规则圆形。5.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述含金属芯压电纤维(2 )中的压电材料(2-4 )为聚偏氟乙烯PVDF或锆钛酸铅PZT或钛酸钡BT或锆钛酸铅PZT或改性锆钛酸铅或偏铌酸铅。6.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述含金属芯压电纤维(2)的表面电极(2-3)为纵向一片或纵向多片金属薄层或导电胶。7.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述含金属芯压电纤维(2)的表面电极(2-3)为一片时，导线(I)的数量为两根，一根和金属芯(2-1)连接，一根和表面电极(2-3)连接;表面电极(2-3)有两片或偶数片且对称分布时，每个表面电极连接一根导线。8.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述含金属芯压电纤维(2)的表面包裹的绝缘胶层(2-2)的材料为有机材料，特别地为固化的柔性胶，绝缘胶层(2-2)头部为球形或锥形。9.根据权利要求1所述的一种含金属芯压电纤维的水流测量装置，其特征是:所述金属芯(2-1)横截面形状为矩形或圆形或椭圆形或多边形或卵形或不规则多边形或不规则圆形。
【文档编号】G01F1/56GK105928572SQ201610267426
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】边义祥, 孙凯旋, 黄慧宇, 吴志学, 靳宏, 戴隆超
【申请人】扬州大学