CN1139202A - 可任意分布的压电振荡式阵列传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可任意分布的压电振荡式阵列传感器，它采用具有压电特性的材料作传感及信号传输材料，在材料的正反两个表面敷设有任意形状的多组导电材料，正反两面的导电材料的交错部分在外接有振荡电路时形成独立振子，当外界参量作用于该区域时，其振荡频率发生变化，并向四面发出振荡调频波，从而确定力、位移、温度、生物量、化学量等多种传感量的大小和位置。本传感器抗干扰能力强，便于数字化处理，精度高，成本低。
Description
本发明涉及一种振荡式阵列传感器，特别是一种使用具有压电特性的、任意形状的材料作为传感及信号传输材料的传感器。
目前还没有用压电材料作为振荡式阵列传感器的报道，《Sensors andactuators)》Vol.22，No.1-3，p391-400，1990，发表了一篇《用一千个单元的硅压力传感阵列进行触觉探测》的文章，该文公开了一种采用硅作为传感材料，每一个单元由压阻式全电桥构成，传感器由32×32单元扫描输出形成压力传感阵列，每扫描完一次的时间是16毫秒，处理时间则更长，空间位置分辨率为50微米。
本发明的目的是提供一种可任意分布的、快速响应的、便于大规模集成的多参量的压电振荡式阵列传感器。
为达上述目的，本发明采用了具有压电特性的材料作传感和信号传输材料，在材料的正反两个表面敷设有相间的多组导电材料，正反两个表面的导电材料之间形成交错点。所述的多组导电材料分别与多组振荡电路相连，形成空间分布的独立振子，这样就构成了分布式阵列。为了便于检测传感量的大小及传感点的位置，在传感和信号传输材料上可以加有多个换能器。
本发明所述的阵列传感器采用的传感和信号传输材料可以是任意形状的；无需扫描装置，避免了以往分布式传感器所采取的扫描输出方式，反应速度快；输出信号以调频波方式传输，因而抗干扰能力强，便于数字化处理；精度高，成本低。其传感空间位置分辨率由多组正反表面导电材料的交错点间位置决定，而每一表面的多组导电材料之间可以达到小于微米的间距，因而相应空间位置分辨率可达到小于微米的量级，将大大优于目前分布式阵列传感器。
图1和图2是导电材料在压电材料表面上分布的两个示意图。
图3是振荡式阵列传感器的原理图。
图4是振荡式阵列传感器的结构示意图。
图5是多片振荡式阵列传感器连接示意图。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明选用具有压电特性的材料，如石英、压电陶瓷(PZT)，压电薄膜，PVDF等，作为传感和信号传输材料。如图1、图2所示。传感和信号传输材料1可以是坚硬的材料，也可以是柔软的材料，并可构成任意形状，如图2所示。在上述材料的正反两个表面敷设有多组相间隔的导电材料2、3，图1和图2所示的是阵列传感器导电材料分布的两种最简单的示意图，为了便于清楚地说明阵列传感器的工作过程，该两幅图中将导电材料敷设成线状分布，正反两个表面的线条垂直，形成多个交错点4，当导电材料2、3与外振荡电路5、6相连时，在交错点4位置，导电材料2、3与传感及信号传输的压电材料1构成独立振子。图4是振子工作的原理示意图。当外界参量作用于阵列传感器表面某一点或某一个区域时，该点或该区域的振荡频率将随被传感量发生变化，向四周发出振荡的调频波。在周围通过多个换能器7接收该调频波，由频率检测电路8确定各个调频波的大小和到达换能器7的时间差异。如图4所示。根据调频波的大小确定传感量的大小，根据到达换能器的时间差异，确定被测参量的空间位置。
以上所述导电材料2、3的敷设，并不限于直线条，也可以是曲线条，或者是其它任意形状，只要保证正反两个表面的导电材料2、3之间有交错点4，能够形成独立振子即可。在正反两个表面导电材料2、3的交错点4还可以敷设成圆形，菱形或其它任意形状以扩大振子的面积，易于起振。
图5是将多个独立的振荡分布式传感器阵列之间用导线连接起来，构成了一个更大的阵列传感器。图5中的每一个传感器阵列构成与图1和图2所示的阵列传感器相同。
图1和图2所示的传感及传输材料1可以用不同切型的压电材料拼接而成，或用生物、化学薄膜覆盖其表面，也可以如图5所示用导线分别将多种传感量的压电材料连接起来。这样该阵列传感器能够同时传感温度、湿度、压力、位移、生物量和化学量等多种参量。
Claims (4)
1、一种可任意分布的压电振荡式阵列传感器，它采用任意形状的具有压电特性的材料作传感及信号传输材料，其特征在于：在所述的传感及信号传输材料(1)的正反两个表面，敷设有相互间隔的多组导电材料(2、3)，其正反两个表面的导电材料(2、3)之间形成交错点(4)，该正反两表面的多组导电材料(2、3)分别与多个振荡电路(5、6)相连。
2、根据权利要求1所述的可任意分布的压电振荡式阵列传感器，其特征在于：所用的传感及信号传输材料(1)是由不同切型的具有压电特性的材料拼接而成的。
3、根据权利要求1所述的可任意分布的压电振荡式阵列传感器，其特征在于：在传感和信号传输材料(1)上加有多个换能器(7)。
4、根据权利要求1、2或3所述的可任意分布的压电振荡式阵列传感器，其特征在于：将每一传感器阵列用导线连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 95113059 CN1139202A (zh) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 可任意分布的压电振荡式阵列传感器 |
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|---|---|---|---|
| CN 95113059 CN1139202A (zh) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 可任意分布的压电振荡式阵列传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN1139202A true CN1139202A (zh) | 1997-01-01 |
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ID=5079850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 95113059 Pending CN1139202A (zh) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 可任意分布的压电振荡式阵列传感器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN1139202A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102062652A (zh) * | 2009-11-12 | 2011-05-18 | 无锡千里信步精密机电科技有限公司 | 应用混入微小构造体的柔软感应材料的压力传感器装置及压力信号感应方法 |
| CN101237947B (zh) * | 2005-08-05 | 2013-03-27 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 弯曲的二维阵列换能器 |
| WO2018090892A1 (zh) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | 贵州钛方乐感科技有限公司 | 一种压电传感装置及应用 |
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1995
- 1995-11-08 CN CN 95113059 patent/CN1139202A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101237947B (zh) * | 2005-08-05 | 2013-03-27 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 弯曲的二维阵列换能器 |
| CN102062652A (zh) * | 2009-11-12 | 2011-05-18 | 无锡千里信步精密机电科技有限公司 | 应用混入微小构造体的柔软感应材料的压力传感器装置及压力信号感应方法 |
| WO2018090892A1 (zh) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | 贵州钛方乐感科技有限公司 | 一种压电传感装置及应用 |
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