稳幅结构的制作方法_2

文档序号:8397768阅读:来源:国知局
以包括放大器、相位提取器和控制电路,用于对探测元件130探测到的振动信息进行放大、移相、稳幅后反馈给驱动元件,则可形成自激稳定振荡的环路,使得驱动元件120的输出频率随着振动片110的固有频率的变化而变化,达到对振动片110的谐振频率的有效跟踪,从而达到稳定振动片110振动幅度的目的。
[0043]因此,本发明实施例的稳幅结构,根据探测元件探测到的振动片的振动信息调整驱动元件的输出频率,使得驱动元件的输出频率与振动片的固有频率一致,能够使振动片工作在最佳频率,进而稳定振动片的振动幅度。
[0044]另外,本发明实施例的稳幅结构还有强制抖灰的能力,例如在刚启动的时候或振动片的振动受限的时候,通过反馈电路控制振动片自动进入高频强振动状态,利于抖掉灰尘等。
[0045]如图1所示,驱动元件120可以为压电双晶片,该压电双晶片120包括:上电极121、上压电片122、中间电极123、下压电片124和下电极125。压电双晶片中与振动片110在同一侧的电极121与电源的正极连接,压电双晶片的中间电极123与反馈电路连接,压电双晶片的另一电极125与地连接。可以理解,与地连接即为接地。
[0046]应理解,压电双晶片120的上电极121也可以与地连接(即接地),压电双晶片的下电极125与电源正极连接,压电双晶片的中间电极123与反馈电路连接。
[0047]驱动元件120的第一端和第二端分别位于驱动元件120的两个对端,例如图1所示,第一端对应上部,第二端对应下部。
[0048]探测元件130和振动片110可以分别设置在驱动元件120的两侧的对端。如图1所示,探测元件130设置在驱动元件120的下电极125所在的一侧的下部,振动片110设置在上压电片121的表面,与上电极121之间设置预设的间隔。
[0049]可选地,探测元件130和振动片110还可以分别设置在驱动元件120的同侧的对端。如图2所示,振动片110和探测元件125分别设置在驱动元件120的下电极125所在一侧的上部和下部,振动片110设置在上部的下压电片124上方,与下电极125之间设置预设的间隔,探测元件130设置在下电极125的下部。
[0050]可选地,当驱动元件120为压电双晶片时,振动片110的一端还可以设置在压电双晶片的两层压电陶瓷片之间。如图3所示,振动片110设置在压电双晶片的上压电片122和下压电片124之间,且振动片110与中间电极123之间设置预设的间隔。
[0051]需要说明的是,无论振动片110与压电双晶片120的位置关系如何,振动片110都应当与电极进行隔离,可以采用图1至图3所示在振动片110与电极之间设置间隔进行隔离,或者还可以采用其他方式(例如设置绝缘层)进行隔离,本发明实施例对此不做限定。
[0052]本发明实施对振动片110与驱动元件120的连接方式不做限定。可以采用粘结剂将振动片110固定在驱动元件120上,也可以采用其他固定方式将振动片110固定在驱动元件120上。
[0053]本发明实施例中,探测元件130和驱动元件120是相互独立的结构,二者可以使用胶体、焊接等方式连接。探测元件130设置在驱动元件130的一侧远离振动片110的一端,且与驱动元件120错位连接,使得驱动元件130的应变不能有效地传递到探测元件130上。换句话说,本发明实施例的稳幅结构由于探测元件(即传感器部分)与驱动元件是串联,因此驱动元件的变形不会有力传到探测元件(不考虑重心变化的影响),基本对探测元件无影响。当驱动元件为压电元件时,压电元件电极电压的变化不会带来探测元件的形变,从而能够避免探测元件130受到驱动元件120的静态变形的干扰,从而提高了探测元件130的探测灵敏度和稳幅结构的工作稳定性,同时使得电路得以简化。
[0054]如果振动片110来回振动时,驱动元件120的根部也就是探测元件130需要对振动片110提供一个回复力,这个力与上面振动片110的振动加速度有关,这个回复力会使探测元件130输出一个电压信号。也可理解为,本发明实施例的稳幅结构只与振动片110的振动有关,只有振动片I1振动了才能导致探测元件130有电压输出。
[0055]综上所述,本发明实施例的稳幅结构对只对动态力(例如振动片110振动引起的动态力)敏感,而对静态力(例如驱动元件120自身的变形引起的静态力)不敏感。将驱动元件120引起的静态力与振动片110引起的动态力区分开来,可以极大地提高探测元件120的稳定性和长时间工作的可靠性。虽然静态力原则上可以通过电路平衡掉,但平衡需要对几个参数进行调整,这对元器件稳定性以及压电材料本身的稳定性都有要求。压电材料随着运行时间的增大,或者温度的变化,都有可能变化很大,对电路的可靠性都存在很大威胁。因此基于其它方案的稳幅结构存在电路复杂、长期稳定性差等不利因素。
[0056]本发明实施例中,通过将探测元件和振动片分别设置在驱动元件的两端,且探测元件与驱动元件错位连接,能够过滤掉驱动元件120的静态运动,捕捉到振动片110的动态运动。
[0057]探测元件130可以为压电双晶片或压电单晶片,压电双晶片和压电单晶片的结构如图4A和图4B所示。如图4A所示,131为上电极,132为上压电片,133为中间电极,134为下压电片,135为下电极。如图4B所示,131为上电极,132为上压电片,133为下电极。
[0058]可选地,在压电元件的下电极的下方,如图4A所示135的下方或者图4B所示133的下方,还可以设置绝缘膜,以对压电元件进行绝缘。
[0059]在探测元件130为压电双晶片的情况下,稳幅结构100如图5所示,压电双晶片的中间电极133接反馈电路140,所述压电双晶片的上电极131和下电极135与地连接。即探测元件130的信号从压电双晶片的中间电极引出,两侧电极并联与地连接(即接地)。
[0060]在探测元件130为压电单晶片的情况下,稳幅结构100如图6所示,压电单晶片与驱动元件120连接的电极131与地连接(即接地),另一电极133与反馈电路140连接。优选地,图6所示131既可以做电极,还可以做支撑驱动元件120的弹簧片,此时131兼顾电极和弹簧片的作用,优选地131为弹性好的金属片。
[0061]可选地,探测元件130还可以包括应变传感器136和弹簧片137,如图7所示,弹簧片137的一侧与应变传感器136连接,弹簧片137的另一侧与驱动元件120连接。例如,应变传感器136可以黏贴到弹簧片137的一侧,弹簧片137可以作为驱动元件120的支撑,一端与驱动元件120胶黏到一起、另一端做固定用(例如与基座固定)。
[0062]其中,弹簧片137起到支撑驱动元件120的作用和提取振动片110振动信息的作用,应变传感器136将弹簧片137提取到的振动信息变换成电信号反馈至驱动元件120。由于弹簧片137主要起到固定和传递振动变形的作用,因此,弹簧片137应使用弹性较好的材料,例如弹性金属片等。另外,弹簧片太厚的话不利于提取振动信息,太薄的话不利于稳幅结构的稳定性要求,因此弹簧片的厚度要满足一定条件。
[0063]因此,本发明实施例的稳幅结构,根据探测元件探测到的振动片的振动信息调整驱动元件的输出频率,使得驱动元件的输出频率与振动片的固有频率一致,能够使振动片工作在最佳频率,进而稳定振动片的振动幅度。
[0064]图8是根据本发明另一实施例的稳幅结构的示意性框图。如图8所示,探测元件130设置在振动片110上。探测元件130与驱动元件120的顶端有间隔。图8所示各部分与图1所示实施例中的各部分相对应,在此不再赘述。
[0065]本发明实施例的稳幅结构还有强制抖灰的能力,例如在刚启动的时候或振动片的振动受限的时候,通过反馈电路控制振动片自动进入高频强振动状态,利于抖掉灰尘等。
[0066]优选地,探测元件130可以设置在振动片110的二阶振型的波腹位置。振动片在二阶振型的波腹位置处的振幅最大,因此将探测元件130设置二阶振型的波腹位置能够提尚探测精度。
[0067]可选地,图9所示,探测元件130与反馈电路140之间的连接线采用之字形走线方式。这样可以防止振动片110的振动力过大而扯断连接线。
[0068]在振动
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