[发明专利]基于压电驻极体的无源高灵敏冲击力传感器及其测试方法

摘要

本发明公开了一种基于压电驻极体的无源高灵敏冲击力传感器及其测试方法。本发明在背电极以及弹片电极上分别设置驻极体层，弹片电极驻极体层与背电极驻极体层之间形成空腔，并构成了一对压电驻极体，表面分别具有异性的极化电荷，弹片电极驻极体层与背电极驻极体层之间形成宏观偶极子，当受到外力时，宏观偶极距改变，形成冲击型的电压峰信号，通过测量电压从而得到外力；本发明使用特殊的冲击力的结构方式提供一个冲击电压，灵敏度可达80V/1MPa，具有高冲击高载荷以及超高灵敏度等特点；本发明不需要任何的外载供电，自供电且无需偏执电压，实现无源工作；在目前的冲击力传感器发电技术中展现了低消耗高效率以及超高灵敏度的特点。

主权项

一种基于压电驻极体的无源高灵敏冲击力传感器，其特征在于，所述冲击力传感器包括：弹片电极、绝缘垫片、背电极、弹片电极驻极体层、背电极驻极体层、空腔、导线和测试电路；其中，所述背电极为平板状，采用导电金属材料；所述背电极驻极体层紧密贴合在背电极的上表面；在背电极的上表面并且位于驻极体的周围，设置有绝缘垫片；所述弹片电极通过绝缘垫片设置在背电极上，绝缘垫片将弹片电极与背电极之间电学绝缘；所述弹片电极驻极体层紧密贴合在弹片电极的内表面；所述弹片电极的形状为中心对称的曲面，在弹片电极驻极体层与背电极驻极体层之间形成空腔，并且构成了一对压电驻极体；所述背电极驻极体层与弹片电极驻极体层相对的表面分别均匀分布有异性的极化电荷，形成宏观偶极子；所述弹片电极的外表面和背电极的下表面分别通过导线连接至测试电路的输入端；外力作用在弹片电极上，弹片电极发生形变，弹片电极驻极体层与背电极驻极体层之间的距离发生变化，在弹片电极驻极体层与背电极驻极体层之间的宏观偶极矩发生变化，使得弹片电极和背电极的感应电荷发生变化，造成变化的电荷在导线移动，形成了冲击外力作用下的电压峰信号；电压峰信号输入至测试电路中，经过计算最终得到冲击外力的数字信号值。