專利名稱：高溫(400℃)壓電加速度計用隔熱組合套管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高溫(400℃)壓電加速度計用隔熱組合套管，屬于高溫振動傳感器領(lǐng)域。
振動是現(xiàn)代各種工程，如導(dǎo)彈、飛機、船舶、汽車、橋梁乃至堤壩和大壩建筑物的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要參數(shù)。以導(dǎo)彈為例，據(jù)六十年代中美國統(tǒng)計表明，在飛行中出現(xiàn)的破壞，其中一半是因為振動的原因所造成。因此世界各國對振動結(jié)構(gòu)參數(shù)十分關(guān)注，設(shè)計和制造了各種類型的測振傳感器，用以確定動態(tài)環(huán)境的等效載荷。
在各種類型的測振傳感器中，壓電加速度計因其具有尺寸小、重量輕、頻率范圍寬(3～20,000Hz)等優(yōu)點而受到廣泛應(yīng)用。加速度計總是處于苛刻(光、溫度、噪聲、應(yīng)變)的工作環(huán)境，實際使用結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜，在材料選擇上，除考慮壓電系數(shù)大小與穩(wěn)定性之外還應(yīng)注意材料的熱釋電效應(yīng)，這是因為作為壓電式加速度計用的傳感元件-鐵電材料永久極化強度隨溫度而變化。工作方式不同時，同種材料在相同溫度變化下產(chǎn)生的電荷信號是不同的。不論是一般壓縮型、單端壓縮型、隔離壓縮及反中心壓縮型以及剪切型加速度計，均應(yīng)考慮到壓電傳感元件環(huán)境溫度的穩(wěn)定性以保證振動的精確度和拓寬壓電加速度計的使用范圍。在現(xiàn)有的壓電加速度計結(jié)構(gòu)中，高溫壓電陶瓷元件直接與傳感器底座和頂緊螺絲接觸，底座的溫度直接傳到高溫敏感元件上，致使高溫壓電陶瓷元件的工作溫度隨基座影響，從而使測量精度受到影響，致使壓電陶瓷元件的使用溫度范圍變窄。

圖1為一般高溫壓電加速度計結(jié)構(gòu)圖，圖中1-殼體；2-頂緊螺絲；3-質(zhì)量塊；4-壓電陶瓷元件；5-傳感器底座；6-輸出接插件。從圖可清楚地看出傳感器底座5和頂緊螺絲2直接與壓電傳感元件接觸。
本實用新型的目的在于提供一個特殊結(jié)構(gòu)的組合套管，用它安放在傳感器底座上，使高溫傳感器元件不直接與底座和頂緊螺絲接觸，可免受來自傳感器底座和頂緊螺絲溫度變化的直接影響，從而提高加速度計使用溫度范圍和檢測精度。
具體地說，本實用新型提供的隔熱組合套管如圖2所示。圖2-1中7為墊片，兩端面平行且平整度為＜0.03mm即可，8為套管，墊片7中央有一園孔，其大小正好于套管8的外徑相匹配，套管8的壁厚一般為0.4～2mm，內(nèi)孔中央允許頂緊螺絲2通過，其內(nèi)徑與頂緊螺絲2直徑相配合，間隙為0.05-0.1mm。組合套管9(圖2-2)是由二塊墊片7和一個套管8組合而成，墊片7的厚度一般為0.5～2mm，直徑與壓電元件直徑相當(dāng)。套管8的內(nèi)孔中央有頂緊螺絲2，在兩者間隙允許范圍內(nèi)，外表面與壓電陶瓷片之間間隙為0.05～0.5mm范圍。墊片7和套管8由導(dǎo)熱系數(shù)低的耐溫陶瓷制成，如各種組份(75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、99瓷)氧化鋁、莫來石、氮化硅及粘土材料；壁厚的取值與制成材料的熱導(dǎo)系數(shù)有關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)低的材料制成時壁厚可相應(yīng)小，反之壁厚較大。
本實用新型提供的隔熱組合套管具有結(jié)構(gòu)簡單，易加工，成本低，只需一般陶瓷制作工藝成型、燒結(jié)，而使用后的效果十分明顯，它可使高溫傳感元件工作環(huán)境免受傳感器底座熱量影響而提高了測量精度。
作為本實用新型使用的實施例如圖3所示，圖中1～9所示的內(nèi)容與圖1、圖2相同，隔熱組合套管9放置在圖3所示的印影位置，壓電陶瓷元件4不直接與傳感器底座5和頂緊螺絲2接觸，墊片7和套管8均由90氧化鋁材料制成，墊片7的厚度為1mm，套筒壁厚為0.5mm，公差為自由公差，組合套筒下墊塊與傳感器基座5接觸，上墊塊與質(zhì)量塊3接觸，它們之間用一般市售陶瓷與金屬粘結(jié)劑結(jié)合，套筒8外表面與壓電陶瓷元件留有的為0.3mm，內(nèi)壁與頂緊螺絲2之間孔隙0.08mm。
權(quán)利要求1．一種高溫壓電加速度計用的隔熱組合套管，其特征在于(1)隔熱組合套管由上下二塊組成；(2)墊片(7)和套管(8)由耐熱陶瓷材料制成；(3)隔熱組合套管安放在傳感器基座(5)上面，上墊片與質(zhì)量塊(3)接觸，下墊片與傳感器基座(5)接觸，套管(8)內(nèi)孔中央允許頂緊螺絲(2)通過，外表面與壓電陶瓷元件(4)之間間隙為0.05-0.5mm；(4)墊片(7)與質(zhì)量塊(3)和基座(5)之間用陶瓷與金屬粘結(jié)劑結(jié)合。
2．按權(quán)利要求1所述的隔熱組合套筒，其特征在于所述的墊片(7)和套筒(8)由各種組份(75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、99瓷)氧化鋁、莫來石、氮化硅及粘土材料制成。
3．按權(quán)利要求1所述的隔熱組合套筒，其特征在于所述的墊片(7)直徑與壓電傳感元件直徑相當(dāng)，厚度為0.5～2mm，隨制作耐熱陶瓷的熱傳導(dǎo)率降低而減小。
4．按權(quán)利要求1所述的隔熱組合套筒，其特征在于所述的套筒(8)的壁厚，亦隨使用的耐熱陶瓷的熱傳導(dǎo)率降低而減薄，壁厚的范圍為0.4～2mm。
專利摘要一種高溫(400℃)壓電加速度計用隔熱組合套管,屬于高溫振動傳感器領(lǐng)域。本實用新型提供的隔熱組合套筒是由上下二塊墊片7和套管8構(gòu)成,它是由耐熱陶瓷材料制成,其厚度和壁厚隨制作材料的熱導(dǎo)系數(shù)的降低而減少。本隔熱組合套管安放在壓電加速度計底座上可提高測試精度和拓寬使用溫度范圍,具有結(jié)構(gòu)簡單,易加工,使用方便,效果明顯等優(yōu)點。
文檔編號G01P15/00GK2329969SQ98224170
公開日1999年7月21日 申請日期1998年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月1日
發(fā)明者胡子儉, 李毅, 李承恩, 倪煥堯, 王志超, 鮑軍, 張秀榮, 賀連星 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所