[发明专利]一种延迟线型声表面波电压传感器及电压检测方法

说明书

本申请提供了一种延迟线型声表面波电压传感器及电压检测方法。所述电压传感器包括：压电晶体；第一叉指电极；第二叉指电极；敏感薄膜；线圈。本申请所设计的延迟线型声表面波电压传感器通过线圈将待测电压信号所产生的磁场作用于敏感薄膜，诱导敏感薄膜产生磁阻或者磁致伸缩效应，并作用于声表面波，从而利用电‑磁‑声之间的转换机制，可以从声表面波的频率/相位/幅度等信息中解耦出电压信息，本申请所设计的延迟线型声表面波电压传感器具有微型、快速响应以及高灵敏度的特点。

技术领域

本发明涉及电压传感器技术领域，特别涉及一种延迟线型声表面波电压传感器及电压检测方法。

背景技术

电压传感器在自动检测、可再生能源系统、交通等领域应用广泛，目前常见的电压传感器检测原理包括D-dot原理、电致发光效应、泄漏电流测量原理、空间电场效应分压原理、杂散电容分压原理以及常用的电压互感器电压测量等原理。常用的电容电阻分压以及阻容分压的方式，由于杂散电容以及温度对分压造成影响，导致精度以及暂态性较差。空间电场分压原理以及杂散电容分压原理具有精度差的问题。基于泄漏电流测量电压的方法，由于其泄漏电流很小，对电流传感器的精度要求较高，同时易受信号处理电路噪声的影响，难以保证精确度。基于D-dot原理的电压传感器具有较小的体积，不会出现磁饱和的问题，但是其导线产生的电场分布容易受到环境因素的影响，进而长期稳定性得不到保证。基于电致发光原理的电压传感器具有体积小、质量轻、结构简单的优点，但是其测量误差、灵敏度、测量范围以及对电致发光材料的物化特性要求高，导致难以实用化。

1983年Joshi提出声表面波电压传感器，其基本原理是在声传播路径上施加偏置电场，进而影响声表面波传播特性，从频率变化中解耦出电压信号，然而这种方法灵敏度较低，频率电压系数约1.22ppm/V。

目前电压传感器体积大、响应速度慢以及灵敏度低的问题。

发明内容

本申请的目的在于解决现有技术存在的缺陷。

本申请提供了一种具有微型、高灵敏度且快速响应特点的延迟线型声表面波电压传感器及电压检测方法。

第一方面，本申请提供了一种延迟线型声表面波电压传感器，包括：压电晶体；第一叉指电极，沉积于所述压电晶体表面，用于激发声表面波；第二叉指电极，沉积于所述压电晶体表面，用于接收经压电晶体传播的声表面波；敏感薄膜，沉积于所述压电晶体表面且位于所述第一叉指电极、第二叉指电极之间；线圈，用于接收待测电压信号，并激发待测电压信号对应的磁场；其中，在所述待测电压信号对应的磁场作用下，所述敏感薄膜产生磁阻变化或者磁致伸缩变化，进而影响经过压电晶体传播的声表面波；根据第二叉指电极接收的经压电晶体传播的所述声表面波，得到所述待测电压信号的电压信息。

在一个可行的实施例中，所述电压传感器，还包括：检测电压正极端子，用于输入所述待测电压信号，位于所述线圈的一端，并沉积于所述压电晶体表面；检测电压负极端子，用于输出所述待测电压信号，位于所述线圈的另一端，并沉积于所述压电晶体表面。

在一个可行的实施例中，所述电压传感器，还包括：所述第一叉指电极、第二叉指电极分别位于以所述敏感薄膜对称分布的对侧；和/或所述线圈位于所述第一叉指电极、第二叉指电极的内侧、和/或者外侧，并沉积于所述压电晶体表面。

在一个可行的实施例中，所述敏感薄膜，包括：按性能分类，敏感薄膜可以是具有磁阻效应的敏感薄膜、或者具有磁致伸缩效应的敏感薄膜中的一种或多种；或者按材质分类，敏感薄膜可以是金属镍薄膜、含镍合金薄膜、铽镝铁合金薄膜、铁镓合金薄膜、铁钴合金薄膜中的一种或多种；或者按图形化设计分类，敏感薄膜可以是圆形敏感薄膜、方形敏感薄膜、点状敏感薄膜、块状敏感薄膜、栅状敏感薄膜中的一种或多种。