CN208398897U - 一种基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置。本实用新型包括磁电复合材料、驻极体材料和金属极板。磁电复合材料上缠绕线圈，其一端固定，另一端与金属极板粘合，驻极体材料粘合在另一金属极板的一端。两个金属极板之间组成了平行板电容器。磁电复合材料在电场、磁场、作用力或外电流下会产生形变，与之相连的金属极板产生位移。这就会在两极板间产生电势信号，通过外接单元检测电势变化，起到检测电场、磁场、作用力或电流的作用，从而能够集合多种功能检测于一体的作用。此外，本实用新型结构简单，成本低，易于实现器件小型化便于携带。

Description

一种基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种多功能集合传感装置，具体是一种基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置，这种传感装置器可用于电场、磁场、电流及作用力的检测的综合检测。

背景技术

磁电复合材料是一种新型的功能性材料，其是将具有铁磁相的物质与铁电相的物质以一定的方法加以结合转化而形成的，其具有磁致伸缩效应，压电效应以及由此产生的磁电效应等。由于这些特性使得磁电复合材料在存储器、探测器、传感器等领域等有着重要的应用前景。

驻极体是一种特殊的电介质材料，其可以长时间保留经过一定方式所存储的极化电荷以及偶极电荷。因此驻极体有着“永电体”另一称呼。因为其内部持续保有极化电荷的缘故，使其可以提供稳定的电压，这一特性使得驻极体多用于制成电容器、能量转换器、传声器等新型电子设备。

目前存在的传感装置一般都是一种功能，比如磁传感、电传感、力传感等。这些传感装置，由于功能单一，很难应用到复杂环境下，同时如果要实现多种功能的传感，则需要制备不同的传感装置，这无形之中增加了制作成本。

发明内容

基于实现复杂环境下的应用，并降低制作成本，实现传感功能的多功能集成化，本实用新型提出了一种新型的多功能集成传感装置。该装置通过将磁电复合材料与驻极体材料组合起来，不仅可以用来检测电、磁场，也可以用来检测应力和电流。这种新型的传感装置具有构造简单，成本低廉，多功能检测集为一体的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括驻极体材料、磁电复合材料和金属板，磁电复合材料一端与金属板连接，另一端固定；驻极体与另一金属板连接，两块金属板组成一个平行板电容器；所述的磁电复合材料上缠绕有线圈。

进一步说，两块金属板为空气间隙或者弹性电介质材料。

本实用新型的有益效果：采用易于获得的磁电复合材料和驻极体材料构成一种新型多功能集合的磁电传感装置。内部结构简单，成本低廉，容易测量，器件微小便于携带。本实用新型可以检测外电场、外磁场、作用力和外接电流。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图 1是本实用新型的工作原理示意图。

图2 是本实用新型的构造示意图。

图中：1. 驻极体，2.金属极板A, 3.金属极板B, 4.磁电复合材料，5.空气间隙，6.外接信号处理单元，7.线圈，8.导线，9. 外壳。

具体实施方式

以下的描述是对本实用新型的具体说明，不应看作是对本实用新型的限定：

本实用新型是将磁电复合材料上绕上线圈，磁电复合材料的一端固定，另一端与金属电极板A粘合在一起，驻极体背电极与金属电极板B相粘结，两金属板组成一个平行板电容器。在外电场、磁场、作用力或线圈通电电流的作用下，磁电复合材料会发生形变，带动金属电极板A产生移动，改变了电容器两极板间的间距，进而改变了平行板电容器的电容。由于驻极体的带电量一定，即平行板电容器的电荷保持不变，所以平行板电容器两端的电压差会随着间距的改变而改变。也就是说，如果外界有变化的电场、磁场、作用力或线圈中有电流变化时，导致两极板的间距变化，进而改变了两极板之间的电压差。通过检测两极板之间的电压差，可以探测外电场、外磁场或外电流。即利用这种磁电复合传感装置，能够感应外电场、磁场、作用力和电流的变化，进而实现多功能综合检测的作用。

图1显示的是工作原理示意图，驻极体1的背电极与金属板A 2粘合在一起，平行板电容器的另一金属极板B 3和磁电复合材料4的一端相粘合，而磁电复合材料的另一端固定。两金属极板组成了一个平行板电容器，它们之间由空气间隙5组成（也可由弹性电介质材料组成）。两极板之间通过导线8外接电压检测元件6，可以探测由于极板位移变化产生的电压变化。磁电复合材料上缠绕线圈7。当装置处于电场、磁场、外力作用下时，或线圈7中通电流时，由于磁电复合材料会产生形变，带动与之粘合的极板B产生移动，改变了平行板电容器两极板之间的间距，这会平行板电容器的电容会发生变化。原因如下：平行板电容器的电容C=εS/d，其中ε是两极板之间的电容率，S为其中一个极板的面积，d为两极板之间的距离，当间距d发生变化时，电容C会改变。由于平行板电压、电量和电容之间的关系式U=Q/C（其中U是两极板之间的电压差，Q为极板的电量，C为电容器的电容），而驻极体的电量Q可认为是不变的，则电容C改变时，两极板之间的电压会发生变化，通过外界单元6检测两极板之间的电压的变化，可以探测空间电场、磁场、作用力或电流。

图2是实用新型的构造示意图。在图2实施例中，驻极体背电极面和金属极板A粘合在一起。磁电复合材料的一端与金属极板B相粘合，另一端插入固定外壳9内部。磁电复合材料上缠有线圈。这样，在外电场、磁场或外接电流时，磁电复合材料带动金属极板B向着金属极板A的方向移动。由于两金属板间距变化所产生的变化电压通过外接信号处理单元来放大输出信号。这就实现了对电场、磁场、作用力和外接电流的探测。

Claims (2)

1.一种基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置，包括驻极体材料、磁电复合材料和金属板，其特征在于：磁电复合材料一端与金属板连接，另一端固定；驻极体与另一金属板连接，两块金属板组成一个平行板电容器；所述的磁电复合材料上缠绕有线圈。

2.根据权利要求1所述的基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置，其特征在于：两块金属板为空气间隙或者弹性电介质材料。