CN207280514U - 一种基于mems的pzt传感器 - Google Patents
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Abstract
一种基于MEMS的PZT传感器，采用MEMS加工技术加工而成，包括：基座，用于与被测量系统进行固定连接，且为PZT传感器的对外连接接口，以及压力或应力应变输入接口；压电陶瓷，固定设置于所述基座上，通过其固有的正向和反向的压电效应，检测并输出被测量系统的应力应变变化，同时接收被测量系统的应力应变补偿信号；以及电路正极和电路负极，所述电路正极和电路负极分别设置于所述压电陶瓷上，以用于与被测量系统的控制电路进行信号传输，本实用新型的基于MEMS的PZT传感器突破了外界参考系对被测量系统测量的限制，应用于追踪系统可实现空间三维环境中自由轨迹追踪，具有体积小、电路简单、制造成本低的有点。
Description
技术领域
本实用新型涉及阻抗传感器技术领域，具体涉及一种基于MEMS的PZT传感器。
背景技术
目前，在人机交互领域，常见的跟踪定位系统有GPS全球定位系统、基于传感器网络的空间定位系统、磁空间追踪系统，激光追踪系统、基于三维计算机视觉的空间定位系统等，其共同优点是测量精度高，可广泛应用于需要精确测量的工程领域。
在实际应用中，上述各系统的核心部件均需使用阻抗传感器，在追踪定位中，以实现实时的阻抗测量及控制。但是受限于当前阻抗传感器的生产及加工工艺等问题，使得各定位系统在测量过程中，受外界参考系限制，测量量程有限，无法满足更高要求的测量精度需求。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种基于MEMS的PZT传感器，以解决现有阻抗传感器受限于外界参考系对测量系统测量的限制问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于MEMS的PZT传感器，包括：
基座，用于与被测量系统进行固定连接，且为PZT传感器的对外连接接口，以及压力或应力应变输入接口；
压电陶瓷，固定设置于所述基座上，通过其固有的正向和反向的压电效应，检测并输出被测量系统的应力应变变化，同时接收被测量系统的应力应变补偿信号；以及
电路正极和电路负极，所述电路正极和电路负极分别设置于所述压电陶瓷上，以用于与被测量系统的控制电路进行信号传输。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述被测量系统为VR追踪定位系统。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述基座与VR追踪定位系统之间采用胶水或双面胶粘接。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述压电陶瓷为薄膜状且厚度为0.5毫米。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述压电陶瓷采用分次沉淀加工而成，每次沉淀的厚度只有50微米。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述PZT传感器的形状为立法体形，其尺寸为长1.1毫米，宽度0.7毫米，高度0.3毫米。
本实用新型的基于MEMS的PZT传感器可以达到如下有益效果：
1）可实现阻抗的实时测量和控制，突破了外界参考系对被测量系统测量的限制；
2）测量和控制的频率高，可达3K赫兹；
3）体积小，电路简单，制造成本低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型基于MEMS的PZT传感器提供的一实例的结构示意图。
图中：1、电路正极，2、电路负极，3、压电陶瓷，4、基座。
本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
图1为本实用新型基于MEMS的PZT传感器提供的一实例的结构示意图，如图1所示，基于MEMS的PZT传感器，采用MEMS加工技术加工而成，包括：
基座4，用于与被测量系统进行固定连接，且为PZT传感器的对外连接接口，以及压力或应力应变输入接口；
压电陶瓷3，固定设置于所述基座4上，通过其固有的正向和反向的压电效应，检测并输出被测量系统的应力应变变化，同时接收被测量系统的应力应变补偿信号；以及
电路正极1和电路负极2，所述电路正极1和电路负极2分别设置于所述压电陶瓷3上，以用于与被测量系统的控制电路进行信号传输。
在此需说明的是，该实施例的MEMS（全称Microfabrication Process）加工技术是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺的通称；PZT作为一种性能优异的铁电材料，具有良好的介电、铁电、压电、热释电等效应，早已应用于非挥发性动态随机存储器的制作，在电子材料中具有重要地位。近年来，随着微机电系统的迅速发展，PZT铁电薄膜因为具有高压电常数和高机电耦合系数等优点而受到了大家的普遍重视，被广泛应用于微型传感器与微型驱动器。
具体实施中，所述被测量系统为VR追踪定位系统，所述基座4与VR追踪定位系统之间采用胶水或双面胶粘接。
具体实施中，所述压电陶瓷3为薄膜状且厚度为0.5毫米，所述压电陶瓷3采用分次沉淀加工而成，其中，沉淀次数为十次，每次沉淀的厚度只有50微米。
具体实施中，所述PZT传感器的形状为立法体形，其尺寸为长1.1毫米，宽度0.7毫米，高度0.3毫米。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面详述本实施例的结构特性。
本实用新型的PZT感器由MEMS加工技术加工而成。
生产过程中，其中压电陶瓷3的薄膜厚度仅0.5毫米，分10次沉淀加工而成，每次沉淀的厚度只有50微米；加工精度，亦即每层PZT薄膜的厚度精度可达微米级，光滑平整，确保传感器稳定的高灵敏度；
另外，电路正、负极也采用多次分步沉淀而成，可确保电路正、负极的电极内部残余应力的充分释放和充分消除，确保了电信号传输的稳定性和完整性，也可提高电信号传送的效率，减少能量损耗和热量释放的及时性。
压电陶瓷3基于固有的压电效应，使得PZT传感器可实现“传感器”和“驱动器”的双重功能，下面以被测系统为VR追踪定位系统为例：
首先，该PZT传感器通过压电陶瓷3的正压电效应，可以在较高的频率范围内感应与其联结的追踪系统的应力应变，且把该信号反馈至总控制电路；
其次，根据应力应变大小，总控电路计算出补偿的电信号，输入到压电陶瓷3，且由于反压电效应，对追踪系统进行有效的应力应变控制，达到减小追踪系统由于外部环境的影响而产生的应力应变的目的，从而提高整个追踪系统的稳定性和定位精度等。
通过本实用新型的基于MEMS的PZT传感器的应用，可使整个VR追踪系统的定位精度比传统的定位精度提高了13%，从而为VR技术的推广应用且走入大众生活提供了巨大帮助。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种基于MEMS的PZT传感器，其特征在于，包括：
基座，用于与被测量系统进行固定连接，且为PZT传感器的对外连接接口，以及压力或应力应变输入接口；
压电陶瓷，固定设置于所述基座上，通过其固有的正向和反向的压电效应，检测并输出被测量系统的应力应变变化，同时接收被测量系统的应力应变补偿信号；以及
电路正极和电路负极，所述电路正极和电路负极分别设置于所述压电陶瓷上，以用于与被测量系统的控制电路进行信号传输。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS的PZT传感器，其特征在于，所述被测量系统为VR追踪定位系统。
3.根据权利要求2所述的基于MEMS的PZT传感器，其特征在于，所述基座与VR追踪定位系统之间采用胶水或双面胶粘接。
4.根据权利要求3所述的基于MEMS的PZT传感器，其特征在于，所述压电陶瓷为薄膜状且厚度为0.5毫米。
5.根据权利要求4所述的基于MEMS的PZT传感器，其特征在于，所述压电陶瓷采用分次沉淀加工而成，每次沉淀的厚度为50微米。
6.根据权利要求5所述的基于MEMS的PZT传感器，其特征在于，所述PZT传感器的形状为立法体形，其尺寸为长1.1毫米，宽度0.7毫米，高度0.3毫米。
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