专利名称：基于pvdf阵列的压电式次声波传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，尤其涉及一种新型的压电材料和新型结构的次声波传感器。
背景技术：
在声波的频段划分中，通常把频率低于20Hz的振动体发出的声波称作次声波。次声波普遍存在于工业、交通、自然及生活环境中。随着现代科学技术的快速发展，次声学已成为现代声学中一门新生的分支学科。目前，鲜有基于PVDF薄膜的次声波传感器记录。近几十年来，对次声波的检测已取得一定的成就，研制出了 一些性能优良的次声波传感器，基本都是电容式次声波传感器。然而电容式传感器也存在一些问题。例如在高温、高湿及高激励的条件下检测结果会受影响。因此，此处提出采用新的结构、新型敏感元件来提高次声波传感器的测量灵敏度，减小了杂波干扰，可有效防止高温、高湿及高激励等环境的影响。
发明内容本实用新型在于提供一种基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，该装置采用PVDF压电薄膜为敏感元件，以提高PVDF压电薄膜次声波传感器的测量灵敏度，减小传感器的体积，改善工艺，保证稳定性。本实用新型包括外壳1、接收平膜片2、采集平膜片3、接收平膜片箍4、采集平膜片箍5、基座6、PVDF压电薄膜7，外壳I固定在基座6上，接收平膜片2和采集平膜片3通过接收平膜片箍4和采集平膜片箍5固定在外壳I的两截面端上，接收平膜片2和采集平膜片3用于在次声波作用下产生形变，PVDF压电薄膜7阵列设置在采集平膜片3的靠近基座6的一侧，并用于检测次声波信号。本实用新型所述外壳I为圆柱形，其两截面端边缘设置有螺纹，这两处螺纹和接收平膜片箍4、采集平膜片箍5 —起起到密封传感器装置的作用。本实用新型所述接收平膜片箍4、采集平膜片箍5和基座6为同心圆状，为了实现对装置的密封，同心圆的内径和圆柱形外壳I的内径必须一致；接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿带有螺纹，接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿螺纹与外壳I两截面端边缘螺纹相匹配，螺旋在一起起到密封传感器装置的作用。通过将次声波接收平膜片箍4和采集平膜片箍5分别旋入圆柱形外壳I的两截面端，以达到固定和密封整个传感器内部结构之目的。本实用新型所述接收平膜片2和采集平膜片3间的空腔内注满硅油，有利于实现接收平膜片2和采集平膜片3的有效隔离，使信号传递更平稳和增加系统的阻尼性；并要保持绝对密封，不得有空气。本实用新型所述基座6上设置有固定孔8用于固定次声波传感器，设置有信号线引出孔9用于引出PVDF压电薄膜阵列的输出信号线。本实用新型具有以下有益效果:[0010]1、本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，采用次声波接收平膜片和次声波采集平膜片，实现了次声波接收平膜片与信号采集平膜片的有效隔离，有利于接收信号的均匀稳定的传递。此外，硅油的填注可以增加传感的阻尼系数，以增强传感器防杂波干扰的能力。2、本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，采用PVDF新型压电薄膜，利用其低频性能好的特点，拓宽了 PVDF压电薄膜次声波传感器的低频范围，增强检测信号和减小检测信号的误差。3、本实用新型提供基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，采用PVDF新型压电薄膜，利用其不易受高温、高湿等因素影响的特点，提高了次声波传感器的测量灵敏度，对低频和超低频响应效果好，减小了杂波干扰，实现了次声波传感器在高温、高湿条件下的正常使用。
图1是本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器的剖视结构示意图；图2是本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器的俯视结构示意图；图3是本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器的次声波采集平膜片和PVDF压电薄膜阵列的结构示意图；图中:1是外壳；2是接收平膜片；3是采集平膜片；4是接收平膜片箍；5是采集平膜片箍；6是基座；7是PVDF压电薄膜；8是固定孔；9是信号线引出孔；10是硅油。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。本实用新型包括圆柱形外壳1、接收平膜片2、采集平膜片3、接收平膜片箍4、采集平膜片箍5、基座6、PVDF压电薄膜7，外壳I固定在基座6上，接收平膜片2和采集平膜片3通过接收平膜片箍4和采集平膜片箍5固定在外壳I的两截面端上，用于在次声波作用下产生形变，8片PVDF压电薄膜7阵列设置在采集平膜片3的靠近基座6的一侧，并用于增强压电信号和减少信号输出误差；其中外壳I为圆柱形，其两截面端外表面设置有螺纹；接收平膜片箍4、采集平膜片箍5和基座6为同心圆状，同心圆的内径和圆柱形外壳I的内径一致；接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿带有螺纹，接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿螺纹与外壳I两截面端边缘螺纹相匹配，通过将次声波接收平膜片箍4和采集平膜片箍5分别旋入圆柱形外壳I的两截面端，以达到固定和密封整个传感器内部结构之目的；接收平膜片2和采集平膜片3间的空腔内注满硅油，有利于实现接收平膜片2和采集平膜片3隔离的有效隔离，使信号传递更平稳和增加系统的阻尼性；并要保持绝对密封，不得有空气；基座6上设置有4个固定孔8用于固定次声波传感器，基座上设置有信号线引出孔9，用于引出粘贴于次声波采集平膜片3上的PVDF压电薄膜7阵列的输出信号线(见图1-3)。本实用新型提供的这种PVDF阵列压电式次声波传感器的工作原理如下:[0020]在外界次声波作用下，次声波接收平膜片2上发生形变，硅油10将形变稳定传递至次声波采集平膜片3，次声波采集平膜片3上的PVDF压电薄膜7阵列将次声波引起的形变转化成电荷信号，其输出的电荷量与所受到的应变量成正比，得到的电荷量由信号线从信号线引出孔9引出，通过外界电荷放大等处理后可以得到外界次声波的信息。
权利要求1.一种基于PVDF阵列的压电式次声波传感器,其特征在于:其包括外壳(I)、接收平膜片(2)、采集平膜片(3)、接收平膜片箍(4)、采集平膜片箍(5)、基座(6)、PVDF压电薄膜(7)，外壳(I)固定在基座(6)上，接收平膜片(2)和采集平膜片(3)通过接收平膜片箍(4)和采集平膜片箍(5 )固定在外壳(I)的两截面端上，PVDF压电薄膜(7 )阵列设置在采集平膜片(3)的靠近基座(6)的一侧。
2.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器,其特征在于:夕卜壳(O为圆柱形，其两截面端边缘带有螺纹。
3.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于:接收平膜片箍(4)、采集平膜片箍(5)和基座(6)为同心圆状，接收平膜片箍(4)和采集平膜片箍(5)内沿带有螺纹，接收平膜片箍(4)和采集平膜片箍(5)内沿螺纹与外壳(I)两截面端边缘螺纹相匹配。
4.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于:接收平膜片(2)和采集平膜片(3)间的空腔内注满硅油。
5.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器,其特征在于:基座(6)上设置有固定孔(8)和信号线引出孔(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于压电材料PVDF阵列的压电式次声波传感器，其包括外壳、接收平膜片、采集平膜片、接收平膜片箍、采集平膜片箍、基座和PVDF压电薄膜，其中将两片弹性平膜片固定在外壳两端，用于在次声波作用下产生变形，次声波接收平膜片和次声波采集平膜片间填注硅油，实现次声波接收平膜片与信号采集平膜片的有效隔离，有利于接收信号的均匀稳定的传递，增加了传感的阻尼系数，进而增强防止杂波干扰的能力；压电材料PVDF薄膜阵列的使用，增强检测信号和减小检测信号的误差；提高了次声波传感器的测量灵敏度，对低频和超低频响应效果好，减小了杂波干扰，有效防止高温、高湿及高激励等环境的影响。
文档编号G01H11/08GK202928686SQ201220604790
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者万舟, 曹碧生, 熊新, 朱森森, 程立, 韩锦川 申请人:昆明理工大学