一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器的制造方法
【专利摘要】一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，包括具有大挠曲电系数的传感单元，沿传感单元长度方向四个表面附着的互不连接的电极，传感单元通过环氧胶连接在待测结构的侧面，电极与双路电荷放大器相电连接，双路电荷放大器与信号处理电路相电连接，信号处理电路与存储与显示模块相电连接；当待测结构发生双轴振动时，位于其侧部的传感单元产生相应的挠曲变形，在其挠度方向产生了应变梯度，该无源的传感单元将输出两组相应的极化电荷，通过对该电荷的实时测量与分析，得出待测结构的实时双轴振动情况；无需对该传感单元进行供电，亦无需再行设置敏感元件，可直接对由振动产生的输出电荷信号进行分析和处理，便可得到待测结构双轴的实时振动情况。
【专利说明】-种基于挠曲电原理的双轴振动传感器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及振动传感器【技术领域】，具体涉及一种基于挠曲电原理的双轴振动传感 器。
【背景技术】
[0002] 进行在线监测大型结构的复杂振动情况时，目前多采用多个应变片或压电传感单 元的方法，由于应变片具有能够静态测量、灵敏度高等优点而被广泛使用，但因其需要稳定 电源供电，其应用范围受到了一定限制；压电材料传感单元进行在线监测时不需对传感单 元进行供电，且具有较高的灵敏度和较好的高频振动测量特性，也被广泛采用。而目前在低 频无源振动传感器的发展相对较为欠缺，且压电材料作为一种含重金属材料，其材料本身 也对环境有潜在威胁。
[0003] 挠曲电存在于所有电介质中，其原理早在上世纪60年代就已被提出并在一定范 围内得到了极大的发展，含压电效应的材料电极化的简化描述方程为：
[0004]
【权利要求】
1. 一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：包括具有大挠曲电系数的传 感单元（1)，沿传感单元（1)长度方向四个表面附着的互不连接的电极（2)，传感单元（1) 通过环氧胶（3)连接在待测结构（7)的侧面，电极（2)与双路电荷放大器（4)相电连接，双 路电荷放大器（4)与信号处理电路（5)相电连接，信号处理电路（5)与存储与显示模块（6) 相电连接。
2. 根据权利要求1所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 传感单元⑴的挠曲电系数大于l〇_1(lC/m数量级。
3. 根据权利要求1所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 传感单元（1)采用介电常数大于1的分子结构具有中心对称性的材料，且传感单元（1)的 尺寸小于待测结构（7)的尺寸至少一个数量级。
4. 根据权利要求3所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 传感单元（1)的材料为PVDF、聚四氟乙烯或钛酸锶钡。
5. 根据权利要求1所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 传感单元（1)连接待测结构（7)的一面的端部具有斜缺口。
6. 根据权利要求1所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 环氧胶（3)厚度小于传感单元（1)厚度至少一个数量级。
7. 根据权利要求1所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 双路电荷放大器（4)的放大倍数、信噪比和下限截止频率满足传感单元（1)和待测结构（7) 的要求。
8. 根据权利要求1所述的一种基于挠曲电原理的双轴振动传感器，其特征在于：所述 双路电荷放大器（4)和信号处理电路（5)与传感单元（1)的阻抗、幅频特性及待测结构（7) 的振动频率范围相匹配。
【文档编号】G01M7/02GK104457964SQ201410717360
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】张舒文, 徐明龙, 张丰, 邵恕宝, 吕江彦, 申胜平 申请人:西安交通大学