一种高压冲击波测压元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及稳压测压技术领域，具体是指一种高压冲击波测压元件。
【背景技术】
[0002]钛锆酸铅(TZP)陶瓷(Pb(Til_xZrx)03)是最重要的一种压电晶体，具有居里点高，温度稳定性和耐久性好、形状灵活等特点；TZP陶瓷具有敏感的特性，其机电偶合系数可高达0.313?0.694，机械品质因数也较大，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号;压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，因此在精密仪器和机械的控制等领域应用广泛。
[0003]用于测压元件的稳压棒在国内外应用很广，尤其在低压(<100MPa)下的产品种类繁多。但是对超高压冲击波，其作用时间极短(<3ys)，冲击波压力高达(600?2000MPa)，若直接作用于压电晶体，则压电晶体很难承受。故长期以来国内外一直探寻用一种内耗值很大的材料，即高内耗声阻稳压棒，它先吸收(缓冲)超高压冲击波的动能，然后再将瞬间动能转换成稳定持续(10?30ys)的稳定压力波，再将此稳定压力波传给与之匹配的压电晶体以完成测压工作。遗憾的是，近70年来，材料科学研究者特别是金属材料研究者对高内耗材料的理论和实践研究非常不够，导致适用于超高压冲击波下的测压元件-稳压棒迟迟未能问世。所以，本实用新型对超高压冲击波下的测压元件材料的制备和研究具有十分重大的现实意义。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种高压冲击波测压元件，其稳压部件具有高的内耗值，较高的密度和强度，对声波和高压冲击波的阻尼效果显著，为一切爆炸冲击波的超高压冲击波测压元件的设计提供创新途径。
[0005]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0006]一种高压冲击波测压元件，包括绝缘外壳、TZP压电晶体及高内耗声阻稳压棒;TZP压电晶体和高内耗声阻稳压棒于绝缘外壳内相匹配设置，该高内耗声阻稳压棒采用烧结Pb-Sn合金材料制作而成。
[0007]采用上述方案后，本实用新型高压冲击波测压元件，其稳压部件为高内耗声阻稳压棒，其为烧结Pb-Sn合金材料，对冲击波能量的吸收，即内耗值比合金全致密状态时要高出一个数量级，同时烧结Pb-Sn合金材料的密度、强度较大，对声波和高压冲击波的阻尼效果显著，爆炸冲击波的速度极快，作用时间极短，冲击波瞬间压强极高(600?2000MPa)。当与TZP压电晶体组成测压元件后，在高压冲击波作用下，可以完全将冲击波的瞬间波峰缓冲，并能将冲击波能量转换为稳定的压力脉冲，测压稳定时间长，即可以完全将冲击波的瞬间(<0?3ys)波峰转换为稳定持续(脉冲周期宽度>15?20ys)的压电脉冲，以保证顺利完成测压任务。若通过组合将稳定的压力脉冲传递给压电晶体片，压电晶体片则可以把压力脉冲转化成电信号，通过仪器对电信号进行记录和分析。因此本实用新型在电子机械、采矿工程、军工等领域均可应用。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型测压传感元件的结构示意图；
[0009]图2是冲击波稳压压力-时间曲线图。
[0010]标号说明
[0011]绝缘外壳I TZP压电晶体 2
[0012]高内耗声阻稳压棒3。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本案作进一步详细的说明。
[0014]本实用新型涉及一种测压传感元件，如图1所示，包括绝缘外壳1、TZP压电晶体2及高内耗声阻稳压棒3。
[0015]TZP压电晶体2和高内耗声阻稳压棒3匹配地组装在绝缘外壳I内；高内耗声阻稳压棒3采用烧结Pb-Sn合金材料制作而成，即高内耗声阻稳压棒3的材料采用烧结Pb-Sn合金材料。
[0016]所述烧结Pb-Sn合金材料采用的是粉末冶金技术。粉末冶金工艺可制备多孔、半致密或全致密的材料(包括制品)。粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控，可实现多组元间的复合、可制备在成分、相结构、颗粒界面多样化的特种高内耗合金及零件。通过粉末冶金热压烧结获得的烧结Pb-Sn合金，其对冲击波能量的吸收，即内耗值比合金全致密状态时要高出一个数量级，同时烧结Pb-Sn合金的密度、强度较大，对声波和高压冲击波的阻尼效果显著。
[0017]所述坯件制得后，还可对其合金内耗值及其他性能检测，具体地，在电磁起振内耗测量仪上，用规定的内耗值测试方法完成内耗值测定，其他性能如合金密度、硬度、抗弯强度，按常规粉末冶金技术规定进行。
[0018]本新型高内耗声阻稳压棒3与TZP压电晶体2组成测压元件，在超高压冲击波下进行压力测试，图1中Fo为爆炸冲击波，Po为输出的稳压脉冲信号。获得压力波稳压曲线(参见图2)。测试结果为:密度:8.5g/cm3;硬度:50HB;抗弯强度:39Mpa;内耗值:6.3 X 10-2;超高压冲击测试，稳定时间:>17ys。
[0019]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型权利要求的范围。
【主权项】
1.一种高压冲击波测压元件，其特征在于:包括绝缘外壳、TZP压电晶体及高内耗声阻稳压棒;TZP压电晶体和高内耗声阻稳压棒于绝缘外壳内相匹配设置，该高内耗声阻稳压棒采用烧结Pb-Sn合金材料制作而成。
【专利摘要】本实用新型公开一种高压冲击波测压元件，包括绝缘外壳、TZP压电晶体及高内耗声阻稳压棒；TZP压电晶体和高内耗声阻稳压棒于绝缘外壳内相匹配设置，该高内耗声阻稳压棒采用烧结Pb-Sn合金材料制作而成。在高压冲击波作用下，可以完全将冲击波的瞬间波峰缓冲，并能将冲击波能量转换为稳定的压力脉冲，测压稳定时间长，即可以完全将冲击波的瞬间波峰转换为稳定持续的压电脉冲，以保证顺利完成测压任务。若通过组合将稳定的压力脉冲传递给压电晶体片，压电晶体片则可以把压力脉冲转化成电信号，通过仪器对电信号进行记录和分析。因此本实用新型在电子机械、采矿工程、军工等领域均可应用。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN205209674
【申请号】CN201520963851
【发明人】唐明强, 王冲, 赵放, 吴成义, 张丽英
【申请人】泉州天智合金材料科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年11月27日