[发明专利]一种超宽温加速度传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种超宽温加速度传感器及其制备方法，包括压电敏感单元和与压电敏感单元连接的电缆组件，压电敏感单元包括芯体组件、基座、外罩、质量块、热应力环、预紧环和压电敏感组件。本发明在敏感组件设计中加入热应力环，以保证较宽的工作温度，压电晶体的堆叠部分采用两片引线片将所有压电片并联为一组压电敏感组件，进一步提高传感器电信号输出的稳定性。本发明具有温区宽、抗辐射强、耐腐蚀、密封性好等特点，可靠性高、响应快、密封性好、工作温区宽，可靠工作温度跨度不小于800℃，低温工作点可达‑190℃以下，高温工作点可达600℃以上，可应用于核能、航天或航空等军用、民用领域。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种超宽温加速度传感器及其制备方法。

背景技术

加速度测量是在各种工况下需要监测的重要指标，其指标参数是判断系统工况和环境适应性的重要条件。加速度传感器的种类较多，且在各类大型测试系统中运用广泛。但是在某些极端温度条件下，特别是连续的宽温区工况下的加速度精确测量一直是个难点。

老式压电加速度传感器稳定工作温度区间较为狭窄，通常为-80℃～+160℃之间。超出工作温度范围后，传感器易会出现压电晶体失效或电缆损坏进而导致整机失效的情况。本发明中的超宽温加速度传感器较老式传感器在极端的宽温区工况下具有良好的可靠性、稳定性和适应性。

发明内容

本发明是为了解决加速度传感器工作温度范围窄的问题，提供一种超宽温加速度传感器及其制备方法，压电敏感组件包括芯体组件、基座、预紧环、质量块、热应力环、绝缘陶瓷、引线片和压电晶体，其核心部件为可在宽温区工况下可靠工作的压电晶体，电缆组件采用灌封了金属氧化物粉末的铠装电缆，并且直接焊接在传感器基座上以保证整体的密封性。本加速度传感器适用温区宽、抗辐射强、耐腐蚀、密封性好等特点。该传感器具有可靠性高、响应快、密封性好、工作温区宽等特点。可应用于核能、航天或航空等军用、民用领域。

本发明提供一种超宽温加速度传感器，包括压电敏感单元和与压电敏感单元连接的电缆组件，压电敏感单元、电缆组件均为密封结构，压电敏感单元、电缆组件的连接处密封，压电敏感单元和电缆组件适用的环境温度范围相同；

压电敏感单元包括芯体组件，固定在芯体组件外部的基座，设置在基座上方且位于芯体组件外部的外罩，设置在外罩内部且位于芯体组件上部的质量块，设置在质量块中部的热应力环，设置在热应力环上部且位于质量块中部的预紧环和设置在质量块、芯体组件之间的压电敏感组件，芯体组件与基座的连接处密封，基座与外罩的连接处密封，芯体组件用于支撑并固定质量块、热应力环、预紧环和压电敏感组件，热应力环用于吸收质量块产生的热应力以使压电敏感组件在高温和低温时均稳定输出，预紧环用于压紧质量块、热应力环和压电敏感组件，压电敏感组件用于将加速度信号转换为电信号通过电缆组件输出。

本发明所述的一种超宽温加速度传感器，作为优选方式，压电敏感组件包括上下交替排列的引线片，压电晶体和设置在最上层的引线片上方、最下层的引线片下方的绝缘陶瓷，绝缘陶瓷的数量至少为2 个，引线片为并联结构，位于上部的绝缘陶瓷设置在质量块的底部下方，位于下部的绝缘陶瓷设置在芯体基座的上方。

本发明所述的一种超宽温加速度传感器，作为优选方式，芯体组件包括基座和设置在基座上部中央的芯体，芯体为杆状结构，质量块、热应力环、预紧环、压电敏感组件均穿过芯体，预紧环通过螺纹固定在芯体上端后再焊接熔合。

本发明所述的一种超宽温加速度传感器，作为优选方式，压电敏感组件的底部设置在所述芯体基座上，所述芯体位于所述压电敏感组件中心。

本发明所述的一种超宽温加速度传感器，作为优选方式，基座、芯体为一体式结构或者通过焊接或螺纹连接固定。

本发明所述的一种超宽温加速度传感器，作为优选方式，芯体组件、外罩、质量块、热应力环、预紧环和压电敏感组件均为轴对称结构；基座设置用于固定芯体组件和外罩的凹槽。