一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器的制造方法
【專利摘要】一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，包括具有大撓曲電系數(shù)的傳感單元，沿傳感單元長度方向四個(gè)表面附著的互不連接的電極，傳感單元通過環(huán)氧膠連接在待測結(jié)構(gòu)的側(cè)面，電極與雙路電荷放大器相電連接，雙路電荷放大器與信號(hào)處理電路相電連接，信號(hào)處理電路與存儲(chǔ)與顯示模塊相電連接；當(dāng)待測結(jié)構(gòu)發(fā)生雙軸振動(dòng)時(shí)，位于其側(cè)部的傳感單元產(chǎn)生相應(yīng)的撓曲變形，在其撓度方向產(chǎn)生了應(yīng)變梯度，該無源的傳感單元將輸出兩組相應(yīng)的極化電荷，通過對(duì)該電荷的實(shí)時(shí)測量與分析，得出待測結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)雙軸振動(dòng)情況；無需對(duì)該傳感單元進(jìn)行供電，亦無需再行設(shè)置敏感元件，可直接對(duì)由振動(dòng)產(chǎn)生的輸出電荷信號(hào)進(jìn)行分析和處理，便可得到待測結(jié)構(gòu)雙軸的實(shí)時(shí)振動(dòng)情況。
【專利說明】-種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及振動(dòng)傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感 器。

【背景技術(shù)】
[0002] 進(jìn)行在線監(jiān)測大型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜振動(dòng)情況時(shí)，目前多采用多個(gè)應(yīng)變片或壓電傳感單 元的方法，由于應(yīng)變片具有能夠靜態(tài)測量、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，但因其需要穩(wěn)定 電源供電，其應(yīng)用范圍受到了一定限制；壓電材料傳感單元進(jìn)行在線監(jiān)測時(shí)不需對(duì)傳感單 元進(jìn)行供電，且具有較高的靈敏度和較好的高頻振動(dòng)測量特性，也被廣泛采用。而目前在低 頻無源振動(dòng)傳感器的發(fā)展相對(duì)較為欠缺，且壓電材料作為一種含重金屬材料，其材料本身 也對(duì)環(huán)境有潛在威脅。
[0003] 撓曲電存在于所有電介質(zhì)中，其原理早在上世紀(jì)60年代就已被提出并在一定范 圍內(nèi)得到了極大的發(fā)展，含壓電效應(yīng)的材料電極化的簡化描述方程為：
[0004]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：包括具有大撓曲電系數(shù)的傳 感單元（1)，沿傳感單元（1)長度方向四個(gè)表面附著的互不連接的電極（2)，傳感單元（1) 通過環(huán)氧膠（3)連接在待測結(jié)構(gòu)（7)的側(cè)面，電極（2)與雙路電荷放大器（4)相電連接，雙 路電荷放大器（4)與信號(hào)處理電路（5)相電連接，信號(hào)處理電路（5)與存儲(chǔ)與顯示模塊（6) 相電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 傳感單元⑴的撓曲電系數(shù)大于l〇_1(lC/m數(shù)量級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 傳感單元（1)采用介電常數(shù)大于1的分子結(jié)構(gòu)具有中心對(duì)稱性的材料，且傳感單元（1)的 尺寸小于待測結(jié)構(gòu)（7)的尺寸至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 傳感單元（1)的材料為PVDF、聚四氟乙烯或鈦酸鍶鋇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 傳感單元（1)連接待測結(jié)構(gòu)（7)的一面的端部具有斜缺口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 環(huán)氧膠（3)厚度小于傳感單元（1)厚度至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 雙路電荷放大器（4)的放大倍數(shù)、信噪比和下限截止頻率滿足傳感單元（1)和待測結(jié)構(gòu)（7) 的要求。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于撓曲電原理的雙軸振動(dòng)傳感器，其特征在于：所述 雙路電荷放大器（4)和信號(hào)處理電路（5)與傳感單元（1)的阻抗、幅頻特性及待測結(jié)構(gòu)（7) 的振動(dòng)頻率范圍相匹配。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK104457964SQ201410717360
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】張舒文, 徐明龍, 張豐, 邵恕寶, 呂江彥, 申勝平 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)