[发明专利]一种压电传感器

说明书

本发明涉及传感器技术领域，具体的说是一种压电传感器，包括基板、设置于基板上的下部电极、设置于下部电极上的压电薄膜及设置于压电薄膜上的上部电极；所述基板包括硅基底板、柔性弧形基底及柔性顶板，所述硅基底板之间设置有辅助槽口，所述辅助槽口两侧边之间设置有向上拱起的柔性弧形基底，所述柔性弧形基底及柔性顶板所用的材料为聚二甲基硅氧烷；本发明通过改变压电传感器的结构以优化对应的谐振频率和有效质量分布状态，进而提高压电传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体的说是一种压电传感器。

背景技术

传感器作为一种将机械能与电能相互转换的换能器，现在已经广泛用于手机、电脑、照相机等消费性电子产品以及工业界、生命健康监测等领域中。传统的传感器主要包括电容式和压电式两种，电容式传感器采用双层膜结构，利用导体间的电容充放电原理，改变导体间的电压，从而实现机械能到电能的转换。虽然电容式传感器具有极为宽广的频率响应范围，能够快速的瞬时响应等优点，但是电容式传感器脆弱，怕潮怕摔，需要直流电压，在实际应用中依然存在较大问题。压电式微质量传感器主要通过测量附着在传感器表面的物质的质量引起的结构谐振频率变化来检测物质成分，具有结构简单、响应快，成本低和精度高的特点，在微生物检测如细菌和病毒、微小颗粒、气/液体成分和浓度等方面具有广泛的应用。

目前压电传感器多被制作为均匀厚度的悬臂梁或者隔板结构，如申请号为2014800377487的中国专利公开了一种压电传感器，虽然压电传感器在稳定性、防水防潮性、结构制备上相对电容式传感器都具有较大优势，但是会在压电性能方面有所下降，导致降低了压电传感器的灵敏度，影响传感器的性能。

为此本公司设计了一种压电传感器，通过改变压电传感器的结构以优化对应的谐振频率和有效质量分布状态，进而提高压电传感器的灵敏度。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有压电传感器的灵敏度低影响传感器的性能的问题，本发明提出的一种压电传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压电传感器，包括基板、设置于基板上的下部电极、设置于下部电极上的压电薄膜及设置于压电薄膜上的上部电极；所述基板包括硅基底板、柔性弧形基底及柔性顶板，所述硅基底板之间设置有辅助槽口，所述辅助槽口两侧边之间设置有向上拱起的柔性弧形基底，所述柔性弧形基底及柔性顶板所用的材料为聚二甲基硅氧烷；所述柔性弧形基底上设置有柔性顶板，所述柔性顶板中部下侧面与柔性弧形基底上侧面粘合，所述柔性顶板两端下侧面延伸至柔性顶板上表面并与其粘合，所述柔性顶板上表面与下部电极下表面粘合；使用时，当传感器感应音频信号时，声压作用于上部电极上表面，从而引起上部电极、压电薄膜、下部电极、柔性顶板及柔性弧形基底的应变形变，由于压电薄膜的压电作用，在压电薄膜表面产生电荷，通过下部电极和上部电极将电信号输出；压电薄膜下方采用向上拱起的柔性弧形基底，相比现有的平底基底，柔性弧形基底能够有更好的挠曲变形，压电薄膜的应变程度得到加强，从而输出更强的电信号，提升压电传感器的灵敏度。

优选的，所述压电薄膜多个膜状压电体叠层而成的叠层体，所述膜状压电体为偏氟乙烯-四氟乙烯系共聚物压电体；现有的压电薄膜多为聚偏氟乙烯材料制成，其实际测定的电信号的电压，存在频率越小测定电压越低、频率越大测定电压越高的倾向，因此本发明使用偏氟乙烯-四氟乙烯系共聚物来制成压电薄膜，其相对于聚偏氟乙烯材料具有从超低频至高频区域中拥有较大的输出电信号，因此能够使得压电薄膜的输出电信号的频率依赖性变小，提高压电传感器的灵敏度；另外，其相对于聚偏氟乙烯材料还具有较为理想的柔软性和冲击强度，弯曲模量较低，因此能更好的与柔性弧形基底配合来加强应变程度，从而输出更强的电信号，提升压电传感器的灵敏度。