一种电荷输出结构及其具有的压电加速度传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种电荷输出结构及其具有的压电加速度传感器。

背景技术：

压电加速度传感器输出的信号与系统所受振动加速度成正比，存在的主要问题是多种不同材料装配导致整体接触刚度不足，以致频率响应特性和谐振偏低。为了保证不同材料之间的牢固装配，目前采用的较为广泛的设计是使用环氧胶粘结合，该方式虽然解决了不同材料之间结合的问题，但对连接层之间的环氧胶品质及操作要求很高，如环氧胶含杂质或操作产生气泡，则导致产品整体刚度不足，从而使传感器整体刚度降低；并且由于胶粘工艺需长时间的烘烤，会导致压电加速度传感器的温度较高，进而影响其频响特性。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中产品的整体刚度不足，影响频响特性的缺陷，从而提供一种整体刚度高，且频响特性和谐振好的电荷输出结构及其具有的压电加速度传感器。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电荷输出结构，包括：

支架，沿其径向由里到外依次套设有压电陶瓷和质量块；

预紧件，套设在所述质量块的外周，且具有随温度升高而体积收缩，以对所述压电陶瓷和质量块施加径向预紧力的环状结构。

进一步，所述预紧件的材质为镍钛记忆合金。

进一步，所述支架包括支撑件和设置所述支撑件上的连接件，所述压电陶瓷、质量块和预紧件均套设在所述连接件上，且与所述支撑件之间预留有间隙。

进一步，所述连接件的顶端与压电陶瓷和质量块的顶端齐平设置。

进一步，所述预紧件的顶端高于所述质量块、所述压电陶瓷和所述连接件的顶端设置。

进一步，所述压电陶瓷和质量块均为由两块单体拼接成的环形结构。

进一步，所述质量块的材质为不锈钢或钨铜合金。

还提供了一种压电加速度传感器，包括所述的电荷输出结构，还包括外壳，所述电荷输出结构置于所述外壳中，且所述电荷输出结构与外壳间隔预定距离设置。

1.本实用新型提供的电荷输出结构，压电陶瓷和质量块沿支架的径向由里到外依次套设，在质量块的外周还套设有预紧件，所述预紧件为环状结构，预紧件具有随温度升高而体积收缩的特性，以在加热到一定温度时对预紧件内部的压电陶瓷和质量块施加一个径向预紧力，且由于各组件中间没有连接层和胶水等，从而保证各结构件之间均为刚性连接，提高了装配过程中各结构件之间的预紧力，大幅度的提升整体结构的接触刚度，整体结构的频率响应特性和谐振均较好，解决了因产品的整体刚度不足，从而影响频响特性的问题。

2.本实用新型提供的电荷输出结构，所述预紧件采用镍钛记忆合金制作而成，镍钛记忆合金自身的疲劳强度高、阻尼特性高，且具有自身体积随温度升高而收缩、耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等特点，从而为预紧力的施加提供了可能。

3.本实用新型提供的电荷输出结构，所述压电陶瓷和质量块均为由两块单体拼接成的环形结构，相对有现有技术中的整体结构，电荷的输出量更大，满足更高的使用需求。

4.本实用新型提供的电荷输出结构，所述质量块的材质为不锈钢或钨铜合金。不锈钢或钨铜合金的材质具有高强度、高比重、耐高温、耐电弧烧蚀、导电电热性能好和加工性能好的优点，避免因高温导致其性能下降。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的压电加速度传感器的剖面图；

图2为本实用新型提供的压电加速度传感器的俯视图；

图3为图1中压电陶瓷的示意图；

图4为图1中质量块的示意图；

图5为图1中预紧件的示意图。

附图标记说明：

1-支架；10-支撑件；11-连接件；2-压电陶瓷；3-质量块；4-预紧件；

5-外壳。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-2所示的电荷输出结构的一种具体实施方式，包括：支架1，沿其径向由里到外依次套设有压电陶瓷2和质量块3；预紧件4，套设在所述质量块3的外周，且具有随温度升高而体积收缩，以对所述压电陶瓷2和质量块3施加径向预紧力的环状结构。

上述电荷输出结构，压电陶瓷2和质量块3均为环状结构，且沿支架1的径向由里到外依次套设，在质量块3的外周还套设有预紧件4，所述预紧件4为环状结构，预紧件4具有随温度升高而体积收缩的特性，以在加热到一定温度时对预紧件4内部的压电陶瓷2和质量块3施加一个径向预紧力，且由于各组件中间没有连接层和胶水等，从而保证各结构件之间均为刚性连接，提高了装配过程中各结构件之间的预紧力，大幅度的提升整体结构的接触刚度，整体结构的频率响应特性和谐振均较好。

所述预紧件4的材质为镍钛记忆合金。所述预紧件4用镍钛记忆合金制作而成，镍钛记忆合金自身的疲劳强度高、阻尼特性高，且具有自身体积随温度升高而收缩、耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等特点。

所述支架1包括支撑件10和设置所述支撑件10上的连接件11，支撑件10为圆盘形的底座，连接件11为与支撑件10一体成型，且为位于支撑件10的中心的柱体，柱体内部中空，便于安装。所述压电陶瓷2、质量块3和预紧件4均套设在所述连接件11上，且与所述支撑件10之间预留有间隙。所述连接件11的顶端与压电陶瓷2和质量块3的顶端齐平设置。将连接件11与压电陶瓷2和质量块3设置成相同高度，便于安装时的相互对齐，即使不使用辅助工具，也可完成安装。所述预紧件4的顶端高于所述质量块3、所述压电陶瓷2和所述连接件11的顶端设置。

如图3-5所示，所述压电陶瓷2和质量块3均为由两块单体拼接成的环形结构。所述压电陶瓷2和质量块6均为单独的个体，将压电陶瓷2和质量块3设计为对称式半圆形结构，使压电陶瓷2与质量块3可以紧密的贴合，便于将质量块3和压电陶瓷2安装在预紧件4内，相对有现有技术中的整体结构，电荷的输出量更大，满足更高的使用需求，且压电陶瓷2和质量块3的结构简单，便于加工，适合批量化生产。

所述质量块3的材质为不锈钢或钨铜合金。不锈钢或钨铜合金的材质具有高强度、高比重、耐高温、耐电弧烧蚀、导电电热性能好和加工性能好的优点，避免因高温导致其性能下降。

本实用新型还提供了一种压电加速度传感器，如图1所示，包括电荷输出结构，还包括外壳5，所述电荷输出结构置于所述外壳5中，且所述电荷输出结构与外壳5间隔预定距离设置，即电荷输出结构的顶端和侧壁均不与外壳5接触。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。