CN114563596A - 一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，包括底座、外壳、基座、屏蔽罩和压电结构，屏蔽罩和基座设置在外壳内部，屏蔽罩的底部与基座的底部固定，压电结构设置在屏蔽罩内，基座通过绝缘导向柱与底座固定，基座与底座之间设有绝缘垫片，屏蔽罩与基座的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网。本发明提供了一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，可以提高加速度传感器的抗干扰性和耐高压性。
Description
技术领域
本发明涉及压电加速度器技术领域，尤其是涉及一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器。
背景技术
压电加速度传感器又称压电加速度计，主要用于振动量的测量。压电加速度传感器的原理是利用压电元件的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。
压电式加速度传感器的结构形式主要有压缩式、平面剪切、三角剪切和环形剪切。其中，剪切式因结构简单，能做成极小型、高共振频率的加速度计，应用较为广泛。与此同时，在工业现场复杂的工况下，也暴露了其抗干扰能力不强，特殊场合耐高压性能不能满足需求等问题。因此，需要设计一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，提高加速度传感器的抗干扰性和耐高压性。
中国专利申请公开号CN209542647U，公开日为2019年10月25日，名称为“改进型三角剪切标准加速度传感器”，公开了本实用新型公开了一种改进型三角剪切标准加速度传感器，属于传感器技术领域，解决了传统加速度传感器测量精度差、同一批次产品特性差异大，灵敏度一致性差，产品稳定性差的问题，主要包括基座、壳罩、正三棱柱、压电元件组，该压电元件组包括多个依次层叠的压电元件，压电元件包括两片压电片和导电片。但是该传感器存在抗干扰能力不强的问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术中压电式加速度传感器抗干扰能力不强，特殊场合耐高压性能不能满足需求等问题，提供一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，可以提高加速度传感器的抗干扰性和耐高压性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，包括底座、外壳、基座、屏蔽罩和压电结构，屏蔽罩和基座设置在外壳内部，屏蔽罩的底部与基座的底部固定，压电结构设置在屏蔽罩内，基座通过绝缘导向柱与底座固定，基座与底座之间设有绝缘垫片，屏蔽罩与基座的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网。
上述技术方案中，所述外壳与底座用激光焊封焊，以达到完全密封；底座与外壳外部特征镀亚铬。底座底部为M5内螺纹特征，用M5螺柱与待测设备刚性连接。基座与底座之间加装特制绝缘垫片，采用高强度、低脆性的环氧胶连接，底座与基座之间用绝缘导向柱定位，绝缘导向柱与底座、基座过盈配合，保证基座上的安装柱与底座的垂直度，且同时保证底座与基座之间绝缘。屏蔽罩与基座的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网，可以提高加速度传感器的抗干扰性和耐高压性。
作为优选，所述屏蔽罩外侧设有绝缘层。所述绝缘层可以进一步提高耐高压性能。外壳内环面与屏蔽壳外环面间距大于2mm，绝缘层厚度不小于0.3mm。
作为优选，所述绝缘层的材料是高分子聚酰胺脂。
作为优选，所述屏蔽罩上设有电路板，电路板通过灌胶与屏蔽罩密封固定，灌胶液面与屏蔽罩上沿齐平。所述电路板灌胶时，从一侧缓慢灌入，排净空气。
作为优选，所述压电结构包括压电晶体、质量块和预紧环，基座包括下座和安装柱，压电晶体设置在安装柱外侧，质量块设置在压电晶体外侧，预紧环套设在质量块外侧并压紧质量块。所述预紧环为记忆合金，具有预紧作用。
作为优选，所述质量块和预紧环之间通过斜面接触，预紧环下端内壁的直径小于预紧环上端内壁的直径。所述质量块和预紧环采用锥度设计，以达到沿压电晶体法向均匀施加预紧力，防止压电晶体出现应力集中碎裂，提高高频特性。
作为优选，所述斜面的锥度为9:1~11:1。
作为优选，所述压电结构的下端与下座的上端之间设有间隙。所述结构可以使压电结构悬空，保证传感器的灵敏度。
作为优选，所述压电结构的下端与下座的上端之间设有可拆卸的定位板，安装过程中定位板上端与预紧环的下端接触，定位板下端与下座的上端接触，质量块和预紧环安装完成后，拆除定位板。由于压电结构悬空，而质量块和预紧环采用锥度设计，安装时必出先安装预紧环，然后将质量块按压进预紧环内，此时定位板可以起到定位支撑作用，可以保证压电结构准确快速的安装到位。
本发明的有益效果是：（1）屏蔽罩与基座的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网，可以提高加速度传感器的抗干扰性和耐高压性。（2）质量块和预紧环采用锥度设计，以达到沿压电晶体法向均匀施加预紧力，防止压电晶体出现应力集中碎裂，提高高频特性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是与1中A处的局部放大图。
图中：底座1、外壳2、基座3、下座3.1、安装柱3.2、屏蔽罩4、压电结构5、压电晶体5.1、质量块5.2、预紧环5.3、斜面5.4、绝缘垫片6、电路板7、绝缘导向柱8、绝缘层9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1：
如图1和图2所示，一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，包括底座1、外壳2、基座3、屏蔽罩4和压电结构5，所述外壳2与底座1用激光焊封焊，以达到完全密封；底座1与外壳2外部特征镀亚铬。底座1底部为M5内螺纹特征，用M5螺柱与待测设备刚性连接。
屏蔽罩4和基座3设置在外壳2内部，屏蔽罩4的底部与基座3的底部固定，基座3通过绝缘导向柱8与底座1固定，绝缘导向柱8与底座1、基座3过盈配合，基座3与底座1之间设有绝缘垫片6，采用高强度、低脆性的环氧胶连接，屏蔽罩4与基座3的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网。屏蔽罩4外侧设有绝缘层9。绝缘层9的材料是高分子聚酰胺脂。外壳2内环面与屏蔽壳外环面间距大于2mm，绝缘层9厚度不小于0.3mm。
所述屏蔽罩4上设有电路板7，电路板7通过灌胶与屏蔽罩4密封固定，灌胶液面与屏蔽罩4上沿齐平。所述电路板7灌胶时，从一侧缓慢灌入，排净空气。
压电结构5设置在屏蔽罩4内，所述压电结构5包括三个压电晶体5.1、三个质量块5.2和一个环形的预紧环5.3，所述压电晶体5.1采用PZT-5H，压电晶体5.1两个正负电极表面镀银，镀层厚度不小于1.6um，同时在压电晶体5.1正极侧做红点标识，以区分压电晶体5.1正负极。所述质量块5.2选用钨镍铜高比重合金，钨质量分数≥93%，质量块5.2与压电晶体5.1接触面必须做抛光处理，表面要保持光滑。
基座3包括下座3.1和安装柱3.2，安装柱3.2为三棱柱，压电晶体5.1设置在安装柱3.2外侧，质量块5.2设置在压电晶体5.1外侧，预紧环5.3套设在质量块5.2外侧并压紧质量块5.2。三片压电晶体5.1，有正极标识的一侧朝外，压电晶体5.1的负极通过导电银胶依次贴在基座3安装柱3.2的三个面上，由装配工装限位保证压电晶体5.1的垂直度和高度；依次将三个质量块5.2通过导电银胶依次贴在三个压电晶体5.1的正极侧，由装配工装限位保障质量块5.2的垂直度，质量块5.2完全覆盖压电晶体5.1；所述质量块5.2和预紧环5.3之间通过斜面5.4接触，斜面5.4的锥度为9:1~11:1。预紧环5.3下端内壁的直径小于预紧环5.3上端内壁的直径。压电结构5的下端与下座3.1的上端之间设有间隙。压电晶体5.1、质量块5.2、记忆合金预紧环5.3相对基座3底部悬空。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述压电结构5的下端与下座3.1的上端之间设有可拆卸的定位板，安装过程中定位板上端与预紧环5.3的下端接触，定位板下端与下座3.1的上端接触，质量块5.2和预紧环5.3安装完成后，拆除定位板。由于压电结构5悬空，而质量块5.2和预紧环5.3采用锥度设计，安装时必出先安装预紧环5.3，然后将质量块5.2按压进预紧环5.3内，此时定位板可以起到定位支撑作用，可以保证压电结构5准确快速的安装到位。
本发明的有益效果是：（1）屏蔽罩4与基座3的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网，可以提高加速度传感器的抗干扰性和耐高压性。（2）质量块5.2和预紧环5.3采用锥度设计，以达到沿压电晶体5.1法向均匀施加预紧力，防止压电晶体5.1出现应力集中碎裂，提高高频特性。
Claims (9)
1.一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，包括底座、外壳、基座、屏蔽罩和压电结构，屏蔽罩和基座设置在外壳内部，屏蔽罩的底部与基座的底部固定，压电结构设置在屏蔽罩内，基座通过绝缘导向柱与底座固定，基座与底座之间设有绝缘垫片，屏蔽罩与基座的底部构成一个法拉第电磁屏蔽网。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述屏蔽罩外侧设有绝缘层。
3.根据权利要求2所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述绝缘层的材料是高分子聚酰胺脂。
4.根据权利要求1所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述屏蔽罩上设有电路板，电路板通过灌胶与屏蔽罩密封固定，灌胶液面与屏蔽罩上沿齐平。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述压电结构包括压电晶体、质量块和预紧环，基座包括下座和安装柱，压电晶体设置在安装柱外侧，质量块设置在压电晶体外侧，预紧环套设在质量块外侧并压紧质量块。
6.根据权利要求5所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述质量块和预紧环之间通过斜面接触，预紧环下端内壁的直径小于预紧环上端内壁的直径。
7.根据权利要求6所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述斜面的锥度为9:1~11:1。
8.根据权利要求5所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述压电结构的下端与下座的上端之间设有间隙。
9.根据权利要求8所述的一种抗干扰、耐高压的三角剪切压电加速度传感器，其特征是，所述压电结构的下端与下座的上端之间设有可拆卸的定位板，安装过程中定位板上端与预紧环的下端接触，定位板下端与下座的上端接触，质量块和预紧环安装完成后，拆除定位板。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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