[发明专利]聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器，尤其涉及一种新型的压电材料和新型结构的低频超低频加速度传感器。

背景技术

低频、超低频振动是一种常见的物理现象，井架、输电塔、高层建筑物、铁路公路桥梁、大坝的振动、地震波等都属此类。这类振动的主模态都集中在低频段，振动频率很低，1Hz以下频率成份复杂、振幅大、破坏力强、检测难度大，而目前大多数惯性式传感器的实际使用频率大都在2Hz以上，甚至更高，在这么一个低频段，这类传感器的输出信号往往被淹没在噪声信号之中，难以实现准确的测量分析。现在，国内外对低频、超低频的测量研究都比较重视，各国科学家、学者都试图采用新的方法以达到测量目的，但是突破不明显。因此，此处提出采用新的结构、新型敏感元件来提高加速度传感器的灵敏度，改善其低频、超低频段的性能。

发明内容

本发明提出一种聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器，是采用聚偏氟乙烯压电薄膜为敏感元件及新型结构的惯性式加速度传感器，以提高聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器的测量灵敏度，减小传感器的体积，改善工艺，保证稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器，该聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器包括：

作为聚偏氟乙烯压电薄膜低频超低频加速度传感器主体的支撑筒1，在该所述支撑筒1上、下端固定两片弹性膜片结构4、5，用于在加速度作用下产生形变；

固定在支撑筒1两端的两片弹性膜片结构4、5中心有一小孔，传感器的中心支撑轴6通过该小孔固定于传感器的支撑筒1的上盖2和底座3的中心处；

安装在弹性膜片结构4、5中央处的中空可滑动质量块7套在中心轴杆6上，并与上、下弹性膜片结构4、5固定，用于增加弹性膜片结构4、5在加速度作用下产生的形变；

底座3上螺孔9用于固定加速度传感器；

安装在底座3上的外盖8用于保护整个传感器的内部结构；

粘贴在2片弹性膜片结构4、5上的聚偏氟乙烯压电薄膜，用于测量加速度。

上述方案中，所述上盖2开有小孔10，用于引出聚偏氟乙烯压电薄膜的输出信号线；底座3开有小孔14，用于引出聚偏氟乙烯压电薄膜23的输出信号线；外盖8亦开有小孔15用于引出聚偏氟乙烯压电薄膜23的输出信号线。

上述方案中，所述上盖2包括一凸台结构11，该凸台结构11的内径与支撑筒1的内径相同，外径与支撑筒1的外径相同，上弹性膜片结构4被夹紧固定在该凸台结构11与支撑筒1的上开口端之间。

上述方案中，所述底座3包括两个凸台结构，内凸台结构12的内径与支撑筒1的内径相同，外径与支撑筒1的外径相同，下弹性膜片结构5被夹紧固定在内凸台结构12与支撑筒1的下开口端之间；外凸台结构13的内径与外盖8的内径相同，外凸台结构13的外径与外盖8的凸台结构16的外径相连接。

上述方案中，所述支撑筒1上、下开口端的外表面具有螺纹，上盖2和底座3的内凸台结构12的内表面也具有螺纹，通过将支撑筒1的上、下开口端旋入上盖2和底座3的内凸台结构12，分别将上弹性膜片结构4夹紧固定在凸台结构11与支撑筒1的上开口端之间，将下弹性膜片结构5夹紧固定在内凸台结构12与支撑筒1的下开口端之间。

上述方案中，所述底座3的外凸台结构13的内表面具有螺纹，外盖8的外表面具有螺纹，通过将底座3的外凸台结构13旋入外盖8，以达到密封整个传感器内部结构之目的。

上述方案中，所述中空可滑动质量块7通过焊接与上弹性膜片结构4和下弹性膜片结构5固定。

本发明的运动可以看作是弹簧k、阻尼c和质量m的单自由度系统，系统的动力学方程为：