專利名稱：差動(dòng)式壓電加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種加速度傳感器，尤其是一種壓電加速度傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
據(jù)申請人檢索，公知的壓電加速度傳感器均如《機(jī)械制造中的測試技術(shù)》(主編 黃長藝 盧文祥)一書163頁記載的那樣，在殼體底座的中心架伸出軸上套裝壓電器件和質(zhì)量塊，當(dāng)殼體底座受力運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊的慣性作用將使得壓電器件產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(參見

圖1)。這種現(xiàn)有壓電加速度傳感器存在的問題是質(zhì)量塊在呈向下運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，需要克服伸出軸的預(yù)緊約束，方能使壓電器件輸出電信號，因此傳感器不僅靈敏度較差，而且對上下兩個(gè)方向敏感度不一致。
本實(shí)用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有壓電加速度傳感器存在的問題，提出一種靈敏度高、各向敏感度一致的差動(dòng)式壓電加速度傳感器。
為了達(dá)到上述目的，申請人對以下壓電傳感原理公式進(jìn)行了的深入理解∵ F＝maq＝DFV＝q/C∴ V＝DF/C＝Dma/C＝Dm/C*a＝Ka以上F——作用力m——質(zhì)量(質(zhì)量塊確定后為常數(shù))a——加速度q——電荷量D——壓電常數(shù)V——輸出電壓C——電容量(壓電器件確定后為常數(shù))K——綜合常數(shù)(K＝Dm/C)在此基礎(chǔ)上，申請人提出了以下技術(shù)方案本實(shí)用新型的差動(dòng)式壓電加速度傳感器由殼體、底座、中心架、質(zhì)量塊、壓電器件組成，殼體與底座固連，中心架由殼體上伸出，質(zhì)量塊壓持壓電器件固定在中心架上，并且質(zhì)量塊和壓電器件至少分成兩組，通過緊固件分別固定在中心架兩側(cè)。
由于質(zhì)量塊呈對稱分布，無論傳感器有向上或向下的加速度，質(zhì)量塊的慣性運(yùn)動(dòng)趨勢均直接作用于壓電器件，因此本實(shí)用新型反應(yīng)靈敏，各向敏感度一致，加之緊固件與質(zhì)量塊固連，其自身質(zhì)量也成為整個(gè)作用質(zhì)量的一部分，因此本實(shí)用新型的靈敏度比現(xiàn)有技術(shù)明顯提高，在同等作用質(zhì)量的前提下，結(jié)構(gòu)更為緊湊。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)本壓電加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2和圖3分別是圖4所示實(shí)施例兩種狀態(tài)的電壓輸出示意圖。
圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4中的差動(dòng)式壓電加速度傳感器由分別旋合在殼體3兩端的上蓋6、底座10構(gòu)成傳感器外殼。殼體3中部伸出中心架，該中心架的中心孔中穿有緊固螺栓7。該螺栓7將上質(zhì)量塊1和上壓電陶磁2壓持在中心架上部。緊固螺栓7的螺紋段與經(jīng)地引線5接地的下側(cè)質(zhì)量塊9旋合，并將下壓電陶磁4夾持在中心架下部。上質(zhì)量塊1、壓電陶磁2、4與緊固螺栓7之間隔有絕緣管。上、下壓電陶磁2、4的結(jié)合面分別接從底座10引出的信號輸出線8。此兩壓電陶磁中的兩對壓電陶磁片結(jié)合面安裝方向相反，從而使得上壓電陶磁2所受壓力增加時(shí)，產(chǎn)生正電荷；而下壓電陶磁4所受壓力增加時(shí)，產(chǎn)生負(fù)電荷。
當(dāng)本實(shí)施例的傳感器有向下的加速度時(shí)，上、下質(zhì)量塊1、9以及緊固螺栓7將共同產(chǎn)生向上的慣性力，使上壓電陶磁片結(jié)合面所受壓力減小，而下壓電陶磁片結(jié)合面所受壓力增大，結(jié)果兩壓電陶磁結(jié)合面均有負(fù)電荷輸出(參見圖2)；反之，當(dāng)本實(shí)施例的傳感器有向上的加速度時(shí)，上、下質(zhì)量塊1、9以及緊固螺栓7將共同產(chǎn)生向下的慣性力，使上壓電陶磁片結(jié)合面所受壓力增大，而下壓電陶磁片結(jié)合面所受壓力減小，結(jié)果兩壓電陶磁結(jié)合面均有正電荷輸出(參見圖3)。這種上、下壓電陶磁的差動(dòng)作用可以得到理想的電壓輸出波形。
實(shí)驗(yàn)表明本實(shí)施例差動(dòng)式壓電加速度傳感器的靈敏度比現(xiàn)有壓電加速度傳感器高出幾十倍，而各向靈敏度一致。
權(quán)利要求1.一種差動(dòng)式壓電加速度傳感器，由殼體、底座、中心架、質(zhì)量塊、壓電器件組成，所述殼體與底座固連，中心架由殼體上伸出，質(zhì)量塊壓持壓電器件固定在中心架上，其特征在于所述質(zhì)量塊和壓電器件至少分成兩組，通過緊固件分別固定在中心架兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式壓電加速度傳感器，其特征在于所述殼體中部中心架的中心孔中穿有緊固螺栓，所述螺栓將上質(zhì)量塊和上壓電陶磁壓持在中心架上部，其螺紋段與下側(cè)質(zhì)量塊旋合，并將下壓電陶磁夾持在中心架下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式壓電加速度傳感器，其特征在于所述上、下壓電陶磁的兩對壓電陶磁片結(jié)合面安裝方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式壓電加速度傳感器，其特征在于所述上質(zhì)量塊、壓電陶磁與緊固螺栓之間隔有絕緣管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)式壓電加速度傳感器，其特征在于所述殼體兩端與上蓋、底座旋合，構(gòu)成傳感器外殼。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種差動(dòng)式壓電加速度傳感器,由殼體、底座、中心架、質(zhì)量塊、壓電器件組成,質(zhì)量塊和壓電器件至少分成兩組,分別通過同一緊固件安裝在中心架兩側(cè)。本實(shí)用新型反應(yīng)靈敏,上下敏感度一致,加之緊固件與質(zhì)量塊固連,其自身質(zhì)量也成為整個(gè)作用質(zhì)量的一部分,因此其靈敏度比現(xiàn)有技術(shù)明顯提高,在同等作用質(zhì)量的前提下,結(jié)構(gòu)更為緊湊,體積更為小巧。
文檔編號G01P15/09GK2488068SQ0121806
公開日2002年4月24日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者栗合營, 俞梅, 徐文勝, 李愛蓉 申請人:南京師范大學(xué)