[发明专利]一种压电元件及其制作方法、传感器组件和电子装置

说明书

本发明涉及压电式传感器技术领域，具体涉及一种压电元件及其制作方法、传感器组件和电子装置。该压电元件包括：压电陶瓷，压电陶瓷为环状压电陶瓷，压电陶瓷上极化形成轴向极轴且圆环内外侧镀有电极；以及位于压电陶瓷上的径向极化区和轴向极化区，压电陶瓷上设有开槽，压电陶瓷外圆面上去除有与开槽等宽的电极块一，开槽与去除电极块一将压电陶瓷分隔为径向极化区和轴向极化区。本发明制作的压电元件包含两个极化轴及三个分区电极，通过制作的一片压电陶瓷元件装配形成三轴压电加速度传感器组件，实现三个方向的振动或冲击监测，使得传感器组件具备体积小、噪音小、能扩宽频带，易制造、可靠性高、成本低的优点。

技术领域

本发明实施例涉及压电式传感器技术领域，尤其涉及一种压电元件及其制作方法、传感器组件和电子装置。

背景技术

压电加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，其原理是利用压电元件的压电效应，在加速度下，加速度传感器的惯性质量会导致压电元件出现位移电流，从而产生与加速度成正比的电力输出。

其中，三轴压电加速度传感器可以同时测量空间三个方向的振动或冲击加速度。众所周知的三轴压电加速度传感器主要采取两种方案：

一、在金属壳体中装入三只具有独立输出的单向加速度传感器，即有三个支架、三个压电元件以及三个质量块，相互垂直安装在一起而组成；

二、剪切、压缩重合型三轴压电加速度传感器，它是将三组压电元件按最大灵敏度轴相互垂直的方式组合后安装在一个基座上，即使用一个支架、至少三个压电元件，以及一个质量块，然后在压电元件上安装有惯性质量块进行预紧。

上述两种方案为了实现三轴的检测，需要使用至少三个压电元件，并且元件灵敏度轴相互垂直，这样会使得传感器的体积和自重都偏大、成本高，同时导致固有频率低、频响较窄、灵敏精确性较低等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种压电元件及其制作方法、传感器组件和电子装置，应用于三轴压电加速度传感器，旨在能够通过一片压电陶瓷元件实现三个方向的电荷输出，制作的压电元件通过两个极化轴及三个分区电极实现三个方向的电荷输出，使用压电元件的传感器组件可以通过一个压电元件实现三个方向的振动或冲击监测。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下的技术方案。

第一方面，在本发明提供的一个实施例中，提供了一种压电元件，包括：

压电陶瓷，压电陶瓷为环状压电陶瓷，压电陶瓷上极化形成轴向极轴且圆环内外侧镀有电极；

位于所述压电陶瓷上的径向极化区和轴向极化区，所述压电陶瓷上设有开槽，所述压电陶瓷外圆面上去除有与所述开槽等宽的电极块一，所述开槽与去除所述电极块一将所述压电陶瓷分隔为径向极化区和轴向极化区；

其中，所述径向极化区的压电陶瓷外圆面中心位置去除电极块二，形成第一径向极化区和第二径向极化区，所述第一径向极化区、第二径向极化区以及轴向极化区相互间隔组成压电元件。

本发明实施方式的压电元件中的第一径向极化区、第二径向极化区以及轴向极化区相互间隔，通过单片压电陶瓷元件、两个极化轴及三个分区电极的方式实现三个方向的电荷输出，无需使用至少三个压电元件相互垂直安装才能实现三轴压电加速度传感器可以同时测量空间三个方向的振动或冲击加速度的目的，采用一个压电元件即可完成，大大降低了压电元件的使用数量，能够降低传感器的体积和自重，降低成本，而且，利于解决传感器固有频率低、频响较窄以及灵敏精确性较低的问题。

在本发明提供的一些实施例中，所述压电陶瓷上开槽为贯通截断槽口，所述轴向极化区的电极块一与开槽之间的夹角为α，0°α360°。