本發(fā)明涉及一種傳感器的探頭，具體是一種基于電致伸縮材料和駐極體材料的新型電場傳感器探頭的制備。

背景技術(shù)：

電場傳感器是能夠感受電場強(qiáng)度并能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為可以輸出信號的傳感器。電場傳感器是當(dāng)前測試強(qiáng)電場，尤其是高電壓電力系統(tǒng)中的瞬變電場的主要手段，可以有效避免強(qiáng)電場的破壞作用。此外，電場傳感器還可以用于環(huán)境電場強(qiáng)度的探測，廣泛用于監(jiān)控電氣設(shè)備的電場效應(yīng)、自動開關(guān)控制、液位適度檢測、汽車安全功能等。當(dāng)前在用的電場傳感器中，電場探測主要原理是：基于處于電場中的兩個導(dǎo)體感應(yīng)出電荷后，會在導(dǎo)體上出現(xiàn)感應(yīng)電壓。兩導(dǎo)體為兩相互平行的圓板導(dǎo)體，與兩板相連為一差分放大器。通過檢測導(dǎo)體之間的電壓，得出被測電場大小?；谝陨显淼倪@種檢測手段，需要天線的電容特別大，同時需要差分放大器具有很高的輸入阻抗和很小的電容，否則很容易失真原波形。因而制備工藝要求高，且具有易失真的缺點。

另外，隨著電致伸縮材料的發(fā)展，將這類材料應(yīng)用到電場傳感器中，已成為現(xiàn)實。相比較傳統(tǒng)的壓電材料，如鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等，以鈮鎂酸鉛為基體的弛豫型鐵電陶瓷型電致伸縮材料，以及新型的聚合物電致伸縮材料可以在較低的電場下獲得足夠大的形變量。這使得這類材料具有更廣泛的應(yīng)用前景。駐極體材料是一種具有持久性極化的固體電介質(zhì)，其特點是極化電荷“永久”存在于電介質(zhì)表面和體內(nèi)，因而可以提供一個穩(wěn)定的電壓，是一個很好的直流電壓源。這在制造電子器件和電工測量儀表等方面是大有用處的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了改善傳統(tǒng)電場傳感器制備高要求以及易失真的不足，提供一種制備簡單，精準(zhǔn)測量的裝置，本發(fā)明提供了一種新型電場傳感器探頭，可以用于電場的探測。該電場傳感器探頭構(gòu)造極為簡單，選材為普通的電致伸縮材料和駐極體材料，因而可以實現(xiàn)小型化，滿足小范圍精準(zhǔn)測量的要求。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將電致伸縮材料與駐極體材料組合在一起，結(jié)合金屬電極組成一個電容器。在外電場作用下，電致伸縮材料產(chǎn)生形變，改變了電容器兩個極板之間的距離，進(jìn)而改變了這個電容器的電容。由于駐極體的電荷可以保持不變，也就是兩個金屬極板之間有著恒定的電荷。當(dāng)電容器的電容發(fā)生變化時，就導(dǎo)致兩極板間有電壓也跟著發(fā)生變化。這就實現(xiàn)了電場-電壓的轉(zhuǎn)換。通過外接信號處理單元，可以檢測到電容器兩端的電壓變化，進(jìn)而就檢測出了外電場。如果發(fā)射一個變化的電磁場，當(dāng)遇到金屬等導(dǎo)電物品是，就會在其中形成渦電流。這種渦電流也會在空間激發(fā)一個電場，利用這種電場傳感器探頭，可以檢測到這個激發(fā)的電場，進(jìn)而可以起到探測金屬等導(dǎo)體的作用。所以該電場傳感器不僅可以檢測外電場，也可以用于探測金屬等導(dǎo)電物體。

本發(fā)明的有益效果是：采用易于獲取的電致伸縮材料和駐極體材料構(gòu)成電場傳感器探頭，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于實現(xiàn)器件小型化和精準(zhǔn)檢測，也便于攜帶。本發(fā)明既可以探測靜電場和交變電場，也可以用于探測金屬和導(dǎo)電材料。

附圖說明

圖 1是本發(fā)明的一種實施例。

圖2是本發(fā)明的另一種實施例。

圖中：1. 電致伸縮材料，2. 電致伸縮材料上涂的金屬電極，3. 駐極體，4. 駐極體的背電極（金屬極板），5. 空氣或介質(zhì)間隙，6.外出引線(與電致伸縮材料上涂的電極相連)，7. 外出引線(與駐極體的背電極相連)。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1和圖2顯示的是本發(fā)明的工作原理示意圖和構(gòu)造原理圖。主體有電致伸縮材料1、駐極體材料3和金屬極板4組成。駐極體粘合方式有兩種，分別如圖1和圖2 所示。在圖1實施例中，電致伸縮材料1的一端固定，另一端涂有金屬電極2，與其相對的駐極體另一端背電極與金屬極板4通過導(dǎo)電膠粘合在一起，二者之間相互導(dǎo)通。金屬電極2和金屬極板4之間組成了一個平行板電容器。金屬電極2和金屬極板4分別和導(dǎo)線6、7相連，外接信號處理裝置。圖2顯示的是駐極體3的另一種粘合方式，駐極體3的背電極通過導(dǎo)電膠與電致伸縮材料1上的金屬電極2粘合在一起，金屬電極2和金屬極板4之間形成了一個電容器。同樣，金屬電極2和金屬極板4分別和導(dǎo)線6、7相連，外接信號處理裝置。兩種粘合方式中，電容器中間的是很薄的一層空氣間隙或其他電介質(zhì)5。

根據(jù)平行板電容器電容C=?S/d可知，電容與介電常數(shù)?，極板面積S和兩極板之間的距離d有關(guān)。當(dāng)測試外界電場時，外界電場引起電致伸縮體形變，這就改變了電容器兩極板之間的距離d，從而引起電容的變化。根據(jù)公式：Q =CU，其中Q表示電荷量，U表示電壓。 所以當(dāng)電容C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，輸出電信號，實現(xiàn)了電場-電壓的改變。通過外接導(dǎo)線6、7接入信號處理裝置，實現(xiàn)了檢測外電場的目的。