一种压电检波器测试仪的标准传感器及设计方法与流程

本发明属于标准传感器领域，涉及一种压电检波器测试仪的标准传感器。

背景技术：

压电检波器测试仪是对压电检波器进行测试的仪器，压电检波器在投入使用前需要用压电检波器测试仪对其灵敏度、工作频带等性能指标进行测试，确保使用前各性能指标达标。现有的压电检波器测试仪的标准传感器使用的是环形剪切型的标准传感器，现有的标准传感器作为压电检波器测试仪的标准，存在的缺点有以下几点：

1、单个标准传感器使用动态信号分析仪在0.1g激励的条件下，它的电压灵敏度一般是12mv/0.1g，同样激励的震动信号，在压电测试仪上面输出灵敏度偏低，导致信噪比偏低，造成输出信号不稳定，变化范围大。

2、现有标准传感器的频率范围一般在0.2---3000hz，而目前被测压电检波器的接受频率范围一般在5---400hz，标准传感器的频带太宽，导致标准信号抗干扰能力较差，不适合使用在在压电检波器测试仪上面。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种压电检波器测试仪的标准传感器。即依据压电检波器测试仪对灵敏度的不同需求，由2个及以上的第一压电模块与第二压电模块组合，达到压电检波器测试仪对标准传感器灵敏度的要求；此外，根据对质量块及压电晶片的选型，设计出该标准传感器的谐振频带在600hz—700hz之间，压电模块的谐振频率略大于压电检波器的最大频率400hz,满足压电检波器频带在5hz—400hz的要求，相较于现有标准传感器的频率范围0.2---3000hz，频率范围得到极大的缩小，从而有效的增强了标准信号抗干扰能力。

(二)技术方案

本发明提供了一种压电检波器测试仪的标准传感器，其特征在于，至少包括第一压电模块和第二压电模块，所述第一压电模块与所述第二压电模块通过外壳叠加。

一种压电检波器测试仪的标准传感器及设计方法，其特征在于，至少包括第一压电模块和第二压电模块，所述第一压电模块的第一外壳叠加于所述第二压电模块的第二外壳上。所述第一压电模块包括第一外壳、第一压盖、第一压电晶片及第一质量体，所述第一压盖合盖于所述第一外壳之上且形成一个第一密闭空腔，所述第一压电晶片夹在所述第一质量体中间，所述第一质量体和第一压电晶片内置于所述第一密闭空腔之中。所述第一外壳底部小开口大且内外表面均呈一个阶梯状，所述第一外壳的底部外直径与开口的内表面直径相等，所述第一外壳底面中心设置有凹槽。所述第一压盖内部中空，所述第一压盖反扣于所述第一外壳的阶梯上并形成腔体空间，所述第一压盖外表面与第一外壳开口的内表面贴合在一起，所述第一压盖反扣后的上表面低于所述第一外壳开口的侧壁。所述第一质量体包括上质量体与下质量体，所述下质量体中间为一通孔，所述下质量体的通孔与所述外壳的凹槽部分相重合，所述上质量体一侧设置有中心轴，所述中心轴插入所述下质量体的通孔中，所述中心轴未伸入所述第一外壳的凹槽。所述第一压电晶片穿过所述第一质量体的中心轴，所述第一压电晶片的外侧边缘夹在第一外壳与第一压盖之间，所述第一压电晶片由上晶片、下晶片及基片组成，所述上晶片、下晶片及基片均为圆形，所述上下晶片直径相同且小于所述基片直径，所述上晶片和下晶片分别固结于基片两侧。所述第二外壳底部小开口大且内外表面均呈一个阶梯状，所述第二外壳的底部外直径与开口的内表面直径相等，所述第二外壳底面中心设置有凹槽。所述第二压盖内部中空，所述第二压盖反扣于所述第二外壳的阶梯上并形成腔体空间，所述第二压盖外表面与第二外壳开口的内表面贴合在一起，所述第二压盖反扣后的上表面低于所述第二外壳开口的侧壁。所述第二质量体包括上质量体与下质量体，所述下质量体中间为一通孔，所述下质量体的通孔与所述外壳的凹槽部分相重合，所述上质量体一侧设置有中心轴，所述中心轴插入所述下质量体的通孔中，所述中心轴未伸入所述第二外壳的凹槽。所述第二压电晶片穿过所述第二质量体的中心轴，所述第二压电晶片的外侧边缘夹在第二外壳与第二压盖之间，所述第二压电晶片由上晶片、下晶片及基片组成，所述上晶片、下晶片及基片均为圆形，所述上下晶片直径相同且小于所述基片直径，所述上晶片和下晶片分别固结于基片两侧。

该压电检波器测试仪的标准传感器设计方法：

s1：对于第一压电模块及第二压电模块，质量体质量为m＝29±1g，压电晶片的恢复力系数k＝0.5*106n/m，根据谐振频率计算公式计算出压电模块谐振频率在600hz—700hz之间。

s2：根据压电检波器测试仪对灵敏度的不同需求，可以由2个及以上的第一压电模块与第二压电模块累计组合，每次组合后，通过动态信号分析仪测试其灵敏度，直到测试满足灵敏度要求，叠加后的压电模块即为最终的压电检测仪标准传感器。

(三)有益效果

本发明的压电检波器测试仪的标准传感器，其设计频带更接近压电检波器的测试频带，并且可以跟据被测压电检波器测试仪对灵敏度需求，由2个及以上的第一压电模块与第二压电模块组合，提高灵敏度，增强标准传感器的抗干扰能力，增强其信噪比。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明提出的压电检波器测试仪的标准传感器；

图2是本发明提出的质量体图；

图3是本发明提出的压电晶片图。

图中，1-第一压电模块、2-第二压电模块、3-第一外壳、4-第一压盖、5-第一质量体、6-第一压电晶片、7-第二外壳、8-第二压盖、9-第二质量体、10-第二压电晶片、11-上质量体、12-上质量体、13-上晶片、14-基片、15-下晶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种压电检波器测试仪的标准传感器，至少包括第一压电模块(1)和第二压电模块(2)，所述第一压电模块(1)的第一外壳(3)叠加于所述第二压电模块(2)的第二外壳(7)上。因第一压电模块(1)采用压盖(4)合盖与第一外壳(3)之内，压盖(4)之上形成一个槽体，所述槽体与第二压电模块的第二外壳(7)相结合，这样两个压电模块相结合后，不会出现滑落，且组合拆卸方便。

所述第一压电模块(1)包括第一外壳(3)、第一压盖(4)、第一压电晶片(6)及第一质量体(5)，所述第一压盖(4)合盖于所述第一外壳(3)之上且形成一个第一密闭空腔，所述第一压电晶片(6)夹在所述第一质量体(5)中间，所述第一质量体(5)和第一压电晶片(6)内置于所述第一密闭空腔之中。所述第二压电模块(2)包括第二外壳(7)、第二压盖(8)、第二压电晶片(9)及第二质量体(10)，所述第二压盖(8)合盖于所述第二外壳(7)之上且形成一个第二密闭空腔，所述第二压电晶片(9)夹在所述第二质量体(10)中间，所述第二质量体(10)、第二压电晶片(9)内置于所述第二密闭空腔之中。

所述外壳与压盖一起有对压电晶片的固结作用，且两者构成一个密闭空间从而减少压电晶片的电磁干扰，当标准传感器受到外力f发生上下位移时，标准传感器压电模块在反作用力fˊ作用下,质量体上下位移,引起压电晶片弯曲变形,压电晶片在弯曲变形时,压电晶片表面产生电荷，再通过信号输出装置将信号输出。

进一步的，所述第一外壳(3)底部小开口大且内外表面均呈一个阶梯状，所述第一外壳(3)的底部外直径与开口的内表面直径相等，所述第一外壳(3)底面中心设置有凹槽。所述第一压盖(4)内部中空，所述第一压盖(4)反扣于所述第一外壳(3)的阶梯上并形成腔体空间，所述第一压盖(4)外表面与第一外壳(3)开口的内表面贴合在一起，所述第一压盖(4)反扣后的上表面低于所述第一外壳(3)开口的侧壁。所述第一质量体(5)包括上质量体(11)与下质量体(12)，所述下质量体(12)中间为一通孔，所述下质量体(12)的通孔与所述外壳的凹槽部分相重合，所述上质量体(11)一侧设置有中心轴，所述中心轴插入所述下质量体(12)的通孔中，所述中心轴未伸入所述第一外壳(3)的凹槽。所述第一压电晶片(6)穿过所述第一质量体(5)的中心轴，所述第一压电晶片(6)的外侧边缘夹在第一外壳(3)与第一压盖(4)之间，所述第一压电晶片(6)由上晶片(13)、下晶片(15)及基片(14)组成，所述上晶片(13)、下晶片(15)及基片(14)均为圆形，所述上下晶片直径相同且小于所述基片(14)直径，所述上晶片(13)和下晶片(15)分别固结于基片(14)两侧。

所述第二外壳(7)底部小开口大且内外表面均呈一个阶梯状，所述第二外壳(7)的底部外直径与开口的内表面直径相等，所述第二外壳(7)底面中心设置有凹槽。所述第二压盖(8)内部中空，所述第二压盖(8)反扣于所述第二外壳(7)的阶梯上并形成腔体空间，所述第二压盖(8)外表面与第二外壳(7)开口的内表面贴合在一起，所述第二压盖(8)反扣后的上表面低于所述第二外壳(7)开口的侧壁。所述第二质量体(10)包括上质量体(11)与下质量体(12)，所述下质量体(12)中间为一通孔，所述下质量体(12)的通孔与所述外壳的凹槽部分相重合，所述上质量体(11)一侧设置有中心轴，所述中心轴插入所述下质量体(12)的通孔中，所述中心轴未伸入所述第二外壳(7)的凹槽。所述第二压电晶片(9)穿过所述第二质量体(10)的中心轴，所述第二压电晶片(9)的外侧边缘夹在第二外壳(7)与第二压盖(8)之间，所述第二压电晶片(9)由上晶片(13)、下晶片(15)及基片(14)组成，所述上晶片(13)、下晶片(15)及基片(14)均为圆形，所述上下晶片直径相同且小于所述基片(14)直径，所述上晶片(13)和下晶片(15)分别固结于基片(14)两侧。

压电检波器测试仪的标准传感器设计方法：

s1：对于第一压电模块1及第二压电模块2，质量体质量为m＝29±1g，压电晶片的恢复力系数k＝0.5*106n/m，根据谐振频率计算公式计算出压电模块谐振频率在600hz—700hz之间，压电模块的谐振频率略大于压电检波器的最大频率400hz,满足压电检波器频带在5hz—400hz的要求，相较于现有标准传感器的频率范围0.2---3000hz，频率范围得到极大的缩小，从而有效的增强了标准信号抗干扰能力。

s2：根据压电检波器测试仪对灵敏度的不同需求，可以由2个及以上的第一压电模块与第二压电模块组合，每次叠加后，通过动态信号分析仪测试其灵敏度，直到测试满足灵敏度要求，叠加后的压电压电模块即为最终的压电检测仪标准传感器。

需要说明的是，压电模块的组合变化，对于标准传感器灵敏度的影响非常大，例如，单个标准传感器使用动态信号分析仪在0.1g激励的条件下，它的电压灵敏度一般是12mv/0.1g，而两个压电模块的组合，使用动态信号分析仪测量系统，在同样0.1g的激励条件下，压电模块输出的电压灵敏度是：120mv/0.1g，故可以利用压电模块的组合方式有效提高灵敏度。其次灵敏度在提高的同时，因其谐振谐振频率是压电模块的固有特性，不会因压电模块的组合而变化，因此其谐振频率一直可以维持在600hz—700hz之间，这样就可以在满足压电测试仪标准传感器频率带的情况下，提高其灵敏度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，近视本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。