CN202928686U - 基于pvdf阵列的压电式次声波传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于压电材料PVDF阵列的压电式次声波传感器，其包括外壳、接收平膜片、采集平膜片、接收平膜片箍、采集平膜片箍、基座和PVDF压电薄膜，其中将两片弹性平膜片固定在外壳两端，用于在次声波作用下产生变形，次声波接收平膜片和次声波采集平膜片间填注硅油，实现次声波接收平膜片与信号采集平膜片的有效隔离，有利于接收信号的均匀稳定的传递，增加了传感的阻尼系数，进而增强防止杂波干扰的能力；压电材料PVDF薄膜阵列的使用，增强检测信号和减小检测信号的误差；提高了次声波传感器的测量灵敏度，对低频和超低频响应效果好，减小了杂波干扰，有效防止高温、高湿及高激励等环境的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，尤其涉及一种新型的压电材料和新型结构的次声波传感器。
背景技术
在声波的频段划分中，通常把频率低于20Hz的振动体发出的声波称作次声波。次声波普遍存在于工业、交通、自然及生活环境中。随着现代科学技术的快速发展，次声学已成为现代声学中一门新生的分支学科。目前，鲜有基于PVDF薄膜的次声波传感器记录。近几十年来，对次声波的检测已取得一定的成就，研制出了一些性能优良的次声波传感器，基本都是电容式次声波传感器。然而电容式传感器也存在一些问题。例如在高温、高湿及高激励的条件下检测结果会受影响。因此，此处提出采用新的结构、新型敏感元件来提高次声波传感器的测量灵敏度，减小了杂波干扰，可有效防止高温、高湿及高激励等环境的影响。
发明内容
本实用新型在于提供一种基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，该装置采用PVDF压电薄膜为敏感元件，以提高PVDF压电薄膜次声波传感器的测量灵敏度，减小传感器的体积，改善工艺，保证稳定性。
本实用新型包括外壳1、接收平膜片2、采集平膜片3、接收平膜片箍4、采集平膜片箍5、基座6、PVDF压电薄膜7，外壳1固定在基座6上，接收平膜片2和采集平膜片3通过接收平膜片箍4和采集平膜片箍5固定在外壳1的两截面端上，接收平膜片2和采集平膜片3用于在次声波作用下产生形变， PVDF压电薄膜7阵列设置在采集平膜片3的靠近基座6的一侧，并用于检测次声波信号。
本实用新型所述外壳1为圆柱形，其两截面端边缘设置有螺纹，这两处螺纹和接收平膜片箍4、采集平膜片箍5一起起到密封传感器装置的作用。
本实用新型所述接收平膜片箍4、采集平膜片箍5和基座6为同心圆状，为了实现对装置的密封，同心圆的内径和圆柱形外壳1的内径必须一致；接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿带有螺纹，接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿螺纹与外壳1两截面端边缘螺纹相匹配，螺旋在一起起到密封传感器装置的作用。通过将次声波接收平膜片箍4和采集平膜片箍5分别旋入圆柱形外壳1的两截面端，以达到固定和密封整个传感器内部结构之目的。
本实用新型所述接收平膜片2和采集平膜片3间的空腔内注满硅油，有利于实现接收平膜片2和采集平膜片3的有效隔离，使信号传递更平稳和增加系统的阻尼性；并要保持绝对密封，不得有空气。
本实用新型所述基座6上设置有固定孔8用于固定次声波传感器，设置有信号线引出孔9用于引出PVDF压电薄膜阵列的输出信号线。
本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，采用次声波接收平膜片和次声波采集平膜片，实现了次声波接收平膜片与信号采集平膜片的有效隔离，有利于接收信号的均匀稳定的传递。此外，硅油的填注可以增加传感的阻尼系数，以增强传感器防杂波干扰的能力。
2、本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，采用PVDF新型压电薄膜，利用其低频性能好的特点，拓宽了PVDF压电薄膜次声波传感器的低频范围，增强检测信号和减小检测信号的误差。
3、本实用新型提供基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，采用PVDF新型压电薄膜，利用其不易受高温、高湿等因素影响的特点，提高了次声波传感器的测量灵敏度，对低频和超低频响应效果好，减小了杂波干扰，实现了次声波传感器在高温、高湿条件下的正常使用。
附图说明
图1是本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器的剖视结构示意图；
图2是本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器的俯视结构示意图；
图3是本实用新型提供的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器的次声波采集平膜片和PVDF压电薄膜阵列的结构示意图；
图中：1是外壳；2是接收平膜片；3是采集平膜片；4是接收平膜片箍；5是采集平膜片箍；6是基座；7是PVDF压电薄膜；8是固定孔；9是信号线引出孔；10是硅油。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。
本实用新型包括圆柱形外壳1、接收平膜片2、采集平膜片3、接收平膜片箍4、采集平膜片箍5、基座6、PVDF压电薄膜7，外壳1固定在基座6上，接收平膜片2和采集平膜片3通过接收平膜片箍4和采集平膜片箍5固定在外壳1的两截面端上，用于在次声波作用下产生形变， 8片PVDF压电薄膜7阵列设置在采集平膜片3的靠近基座6的一侧，并用于增强压电信号和减少信号输出误差；其中外壳1为圆柱形，其两截面端外表面设置有螺纹；接收平膜片箍4、采集平膜片箍5和基座6为同心圆状，同心圆的内径和圆柱形外壳1的内径一致；接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿带有螺纹，接收平膜片箍4和采集平膜片箍5内沿螺纹与外壳1两截面端边缘螺纹相匹配，通过将次声波接收平膜片箍4和采集平膜片箍5分别旋入圆柱形外壳1的两截面端，以达到固定和密封整个传感器内部结构之目的；接收平膜片2和采集平膜片3间的空腔内注满硅油，有利于实现接收平膜片2和采集平膜片3隔离的有效隔离，使信号传递更平稳和增加系统的阻尼性；并要保持绝对密封，不得有空气；基座6上设置有4个固定孔8用于固定次声波传感器，基座上设置有信号线引出孔9，用于引出粘贴于次声波采集平膜片3上的PVDF压电薄膜7阵列的输出信号线（见图1-3）。
本实用新型提供的这种PVDF阵列压电式次声波传感器的工作原理如下：
在外界次声波作用下，次声波接收平膜片2上发生形变，硅油10将形变稳定传递至次声波采集平膜片3，次声波采集平膜片3上的PVDF压电薄膜7阵列将次声波引起的形变转化成电荷信号，其输出的电荷量与所受到的应变量成正比，得到的电荷量由信号线从信号线引出孔9引出，通过外界电荷放大等处理后可以得到外界次声波的信息。
Claims (5)
1.一种基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于：其包括外壳（1）、接收平膜片（2）、采集平膜片（3）、接收平膜片箍（4）、采集平膜片箍（5）、基座（6）、PVDF压电薄膜（7），外壳（1）固定在基座（6）上，接收平膜片（2）和采集平膜片（3）通过接收平膜片箍（4）和采集平膜片箍（5）固定在外壳（1）的两截面端上， PVDF压电薄膜（7）阵列设置在采集平膜片（3）的靠近基座（6）的一侧。
2.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于：外壳（1）为圆柱形，其两截面端边缘带有螺纹。
3.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于：接收平膜片箍（4）、采集平膜片箍（5）和基座（6）为同心圆状，接收平膜片箍（4）和采集平膜片箍（5）内沿带有螺纹，接收平膜片箍（4）和采集平膜片箍（5）内沿螺纹与外壳（1）两截面端边缘螺纹相匹配。
4.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于：接收平膜片（2）和采集平膜片（3）间的空腔内注满硅油。
5.根据权利要求1所述的基于PVDF阵列的压电式次声波传感器，其特征在于：基座（6）上设置有固定孔（8）和信号线引出孔（9）。
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