[发明专利]一种微小型超高温压电振动加速度传感器及其装配方法

说明书

本发明涉及一种微小型超高温压电振动加速度传感器及其装配方法，属于电子材料与器件领域，包括安装底座、装配基面、压电模块和外壳；压电模块包括多片压电晶片和两个质量块，压片晶片为剪切式RECOB晶片，RECOB晶片的化学式为RECa₄O(BO₃)₃(RE为Y和稀土元素)；外壳为一端开口的矩形壳体，与安装底座固定连接形成传感器的密封内腔；安装底座上还设置有通孔，通孔内安装有用于信号传输的双屏蔽高温铠装电缆。本发明体积较小，结构简单稳定，低介电损耗、热释电小、温度漂移小于5％，且该传感器耐温高达1000℃，并可在高达1000℃的极端环境下长时间服役。

技术领域

本发明涉及一种微小型超高温压电振动加速度传感器及其装配方法，可用于监视高温环境下机械运行时关键部件的健康状况，可用于航空航天、智能船舶、轨道列车、汽车工业、核电能源等行业，属于电子材料与器件技术领域。

背景技术

在航空航天推进系统中，高温(HT)传感器是智能推进系统设计和运行所必须的，并且其对提高系统的稳定性和安全性也是必不可少的。发动机的燃烧部件(包括喷油嘴和阀门)在重复的高温循环的条件下继续运行，需要监测点火定时和高燃烧效率的脉冲形状。为了进行可靠的监测，传感器需要尽可能的靠近高温源(例如发动机)。这些应用通常需要高温传感器在大于800℃的高温下正常工作。

并且，航空发动机的涡轮机上空间有限、安装孔尺寸也有限，因此，为更好地监测涡轮发动机的松动部位，亟需一种体积小、安装简便、在大于800℃高温下能稳定服役的传感器。目前，国际上美国的Endevco公司研发的6243M系列高温压电振动加速度传感器为目前最先进的高温振动传感器，但是该系列传感器工作温度受限在650℃。器件工作温度不够高，一方面受限于核心压电材料性能，另一方面，器件结构不尽合理，不能够有效发挥压电晶体的各向异性优势，利用压电晶体的各向异性补偿增强压电响应。因此，当前传感器在服役高温温度区域受限，要么高温工作稳定性欠佳。

发明内容

针对现有技术的不足和应用的需求，本发明提供一种微小型超高温压电振动加速度传感器及其装配方法，该器件具有体积较小、结构简单、低介电损耗、热释电小、温度漂移小于5％的优点，且该传感器耐温高达1000℃，并可在高达1000℃的极端环境下长时间服役。

术语解释：

1、压电效应：当一些电介质沿一定方向上受到外力的作用发生形变时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它可以恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生形变，电场去掉后，电介质的形变随之消失，这种现象称为逆压电效应。

2、切变压电常数：晶体各向异性，本申请中为压电矩阵参量中的d₁₅、d₁₆、d₂₄、d₂₆、d₃₄、d₃₅。

3、RECOB：化学式为RECa₄O(BO₃)₃，中文名称为稀土硼酸盐系列晶体，RE为稀土元素，包含单一稀土型YCOB、GdCOB，以及稀土混合型晶体，例如YGdCOB和YNdCOB等晶体，属于单斜晶系m点群。

本发明采用以下技术方案：

一种微小型超高温压电振动加速度传感器，包括安装底座、装配基面、压电模块和外壳；

所述装配基面为一矩形平面，且与安装底座为一体结构，所述安装底座上设置有安装孔，装配基面上设置有用于安装压电模块的中心孔；