CN2351764Y - 经改进的高温(420℃)压电加速度计 - Google Patents
经改进的高温(420℃)压电加速度计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2351764Y CN2351764Y CN 99225348 CN99225348U CN2351764Y CN 2351764 Y CN2351764 Y CN 2351764Y CN 99225348 CN99225348 CN 99225348 CN 99225348 U CN99225348 U CN 99225348U CN 2351764 Y CN2351764 Y CN 2351764Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high temperature
- piezoelectric
- improved high
- mass
- piezoelectric accelerometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种经改进的高温(420℃)压电加速度计,属于高温振动传感器领域。它在一般高温加速度计上增加了组合隔热套管8和热应力垫圈9。前者的作用是使质量块3不直接与底座1和预紧螺丝2接触;后者的作用是使质量块3产生的热应力及时释放;压电陶瓷元件4采用的是复合置换与含缺位的铋层状陶瓷组合物,经这三方面的改进可确保高温加速计在420℃使用及测量的精度。
Description
本实用新型涉及一种420℃高温压电加速度计，属于高温振动传感器领域。
振动是现代各种工程，如导弹、飞机、船舶、汽车、桥梁乃至堤坝和大坝建筑物的各种结构设计中的重要参数。以导弹为例，据六十年代中美国统计表明，在飞行中出现的破坏，其中一半是因为振动的原因所造成。因此世界各国对振动结构参数十分关注，设计和制造了各种类型的测振传感器，用以确定动态环境的等效载荷。
在各种类型的测振传感器中，压电加速度计因其具有尺寸小、重量轻、频率范围宽(3～20,000Hz)等优点而受到广泛应用。加速度计总是处于苛刻(光、温度、噪声、应变)的工作环境，实际使用结构均较复杂，在材料选择上，除考虑压电系数大小与稳定性之外还应注意材料的热释电效应，这是因为作为压电式加速度计用的传感元件-铁电材料永久极化强度随温度而变化。工作方式不同时，同种材料在相同温度变化下产生的电荷信号是不同的。不论是一般压缩型、单端压缩型、隔离压缩及倒装中心压缩型以及剪切型加速度计，均应考虑到压电传感元件环境温度的稳定性以保证振动的精确度和拓宽压电加速度计的使用范围。在众所周知的中心压缩型压电加速度计结构中，高温压电陶瓷元件直接与传感器底座和顶紧螺丝接触，底座的温度直接传到高温敏感元件上，致使高温压电陶瓷元件的工作温度随基座影响，从而使测量精度受到影响，致使压电陶瓷元件的使用温度范围变窄。图1为一般高温压电加速度计的结构示意图。图中1-壳体；2-预紧螺丝；3-质量块；4-压电陶瓷元件；5-传感器底座；6-输出接插件；7-引电片。在现有的高温压电加速度计中，质量块3与预紧螺丝2是直接接触，而预紧螺丝则通过加速度计底座上的螺纹，将质量块3与压电陶瓷4紧紧的压紧固定在压电加速度计的底座5上。当来自底座上高的温度通过压电陶瓷逐渐传到质量块3时，由金属材料制成的质量块3往往会因受热而产生微量变形，而质量3又受顶紧螺丝的作用，紧紧贴在压电陶瓷上，导致高温下压电陶瓷的电荷输出发生异常变化，结果带来输出误差。如何使高温敏感无件--压电陶瓷免受温度变化的直接影响，从而提高加速度计的温度使用范围和检测精度，一直是本领域专业技术人员多年来渴望解决的问题，也是本实用新型所要解决的问题，从而导出了本实用新型的目的。
本实用新型的目的在于提供一种在420℃高温用压电加速计。本实用新型的目的是通过下述三个方面改进而实施的；
(1)增加一个特殊结构的组合套管，用它安放在传感器底座
上，使高温敏感无件不直接与底座和顶紧螺丝接触；
(2)增加一个热应力垫圈，将它放在质量块和顶紧螺丝之间，
可使在高温条件下质量块产生的热应力得以及时释放，从
而提高压电加速度计的使用温度和检测精度；
(3)使用复合及部分置换取代并形成缺位的铋层状陶瓷取代一
般的压电陶瓷片，因这类压电陶瓷较一般的压电陶瓷，不
仅居里温度高于850℃、d33高于15，而且Qm大于5000，
经这方面改进，可使压电加速计使用温度大大提高，在
420℃可稳定使用。
图2是经改进的420℃高温压电加速计的结构示意图。图中1-7所表示的与图1相同，仅仅4所示的压电陶瓷片在组成配方上不同。8为组合套管，9为热应力圈。本实用新型提供的隔热组合套管8如图3-1所示。图3-2中10为垫片，两端面平行且平整度为＜0.03mm即可，11为套管，垫片10中央有一园孔，其大小正好和套管11的外径相匹配，套管11的壁厚一般为0.4～2mm，内孔中央允许顶紧螺丝2通过，其内径与顶紧螺丝2直径相配合，间隙为0.05-0.1mm。组合套管8(图3-1)是由上下二块垫片10和一个套管11组合而成，垫片10的厚度一般为0.5～2mm，直径与压电元件直径相当。套管11的内孔中央有顶紧螺丝2，在两者间隙允许范围内，外表面与压电陶瓷片之间间隙为0.05～0.5mm范围。垫片10和套管11由导热系数低的耐温陶瓷制成，如各种组份(75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、99瓷)氧化铝、莫来石、氮化硅及粘土材料；壁厚的取值与制成材料的热导系数有关，导热系数低的材料制成时壁厚可相应小，反之壁厚较大。上下垫片分别与质量块3和传感器底座5接触，它们之间用一般市售陶瓷与金属粘结剂结合。
本实用新型提供的热应力垫圈为简单的环状，它由耐高温材料，如GH600,GH169等制成，其外径等于或小于质量块3的外径，中间内孔直径为φ3-φ5，以与预紧螺丝2的螺纹外径相匹配为准，内孔与外径之间的壁厚为0.5-2mm，厚度范围为0.5-2mm，热应力垫圈上下两端面的不平行度小于0.05mm，表面粗糙度在
以上，热应力圈9如图4所示安放在预紧螺丝2和质量块3之间，环的不平行度和表面粗糙度要保证技术要求，以保证环的上下面接触，以确保质量块3受热产生的热应力得以及时释放。
本实用新型采用的压电陶瓷是铋层状压电陶瓷，通过A位由Ca2+复合离子置换取代，复合取代离子为(Na+,Ce3+)，并形成一价M+离子空位，其组成为(Bi2O2)2+[CaxNa(1-x)/2-yyCe(1-x)/2Bi2Ti4O13]2-，(式中0.5＜x＜1.0,y为纳离子缺位，0.00＜y＜0.05)
本实用新型将一般高温加速计经过上述三方面改进，可以成为使用在420℃的高温压电加速计。由此可见，其优点有：(1)本实用新型提供的隔热组合套管具有结构简单，易加工，成本低，只需一般陶瓷制作工艺成型、烧结，而使用后的效果十分明显，它可使高温传感元件工作环境免受传感器底座热量影响而提高了测量精度。(2)由于高温加速计增加了一个环形热圈，看似简单但解决了质量块热应力的释放，提高了检测精度度相应扩大了使用温度范围，所发具有结构简单、方便实用的优点，(3)经三方面改进可使用温度从单一改进的400℃提高420℃到，从而扩大了应用范围。作为本实用新型的实施例1结构如图2所示：(1)隔热组合套管8放置在图中所示的印影位置，压电陶瓷元件4不直接与传感器底座5和顶紧螺丝2接触，垫片10和套管11均由90氧化铝材料制成，垫片10的厚度为1mm，套筒壁厚为0.5mm，公差为自由公差，组合套筒下垫块与传感器底座5接触，上垫块与质量块3接触，它们之间用一般市售陶瓷与金属粘结剂结合，套筒11外表面与压电陶瓷元件留有的孔隙为0.3mm，内壁与顶紧螺丝2之间孔隙0.08mm。(2)热应力环状垫圈，其内孔为φ3(与预紧螺丝2的螺纹外径相匹配)，厚度为1mm，内孔与外径之间的壁厚为2mm，两端面的不平行度为0.03mm，安放在图2所示的9位置，起到及时释放质量块3因受热产生的热应力，从而保证高温压电加速度计的检测精度。(3)取x=0.90 y=0.01时组成式为：
Ca0.9Na0.040.01Ce0.05Bi4Ti4O15 (1)其Tc达866℃,d33为20.0PC/N,Qm为5440的压电陶瓷片取代一般陶瓷片。
Claims (8)
1．一种经改进的高温(420℃)压电加速度计用由壳体(1)、预紧螺丝(2)、质量块(3)、压电陶瓷无件(4)、传感器底座(5)、输出接插件(6)、以及引电片(7)构成，其特征在于：(1)隔热组合套管(8)由上下两垫片(10)和套管(11)组成，安放在传感器底座(5)上面，上垫片与质量块(3)接触，下垫片与传感器底座(5)接触，套管(8)内孔中央允许顶紧螺丝(2)通过，外表面与压电陶瓷元件(4)之间间隙为0.05-0.5mm；垫片(10)与质量块(3)和底座(5)之间用一般市售陶瓷与金属粘结剂结合；(2)热应力垫圈(9)安放在预紧螺丝(2)与质量块(3)之间，热应力垫圈(9)为环状物，环的一个端面与预紧螺丝的螺母面接触，另一面与质量块(3)的面接触；(3)压电陶瓷元件为复合离子置换(Na+,Ce3+)取代，并形成一价离子空位，其组成为(Bi2O2)2+[CaxNa(1-x)/2-yyCe(1-x)/2Bi2Ti4O13]2-，(式中0.8＜x＜1.0,y为纳离子缺位，0.00＜y＜0.05)。
2．按权利要求1所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于所述的垫片(10)和套管(11)由各种组份(75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、99瓷)氧化铝、莫来石、氮化硅及粘土材料制成。
3．按权利要求1所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于所述的垫片(10)直径与压电传感元件直径相当，厚度为0.5～2mm，随制作耐热陶瓷的热传导率降低而减小。
4．按权利要求1所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于所述的套管(11)的壁厚，亦随使用的耐热陶瓷的热传导率降低而减薄，壁厚的范围为0.4～2mm。
5．按权利要求1所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于所述的热应力垫圈(9)的厚度为0.5-2mm，其中间圆孔直径为φ3-φ5mm，以与预紧螺丝(2)的螺纹外径相匹配为准，其外径等于或小于质量块(3)的直径。
6．按权利要求1、5所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于所述的热应力垫圈(7)上下两端面不平行度小于0.05mm，表面粗糙度要求为
7．按权利要求1、5所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于热应力垫圈(7)由耐高温合金材料，如GH600或GH169制成。
8．按权利要求1所述的经改进的高温(420℃)压电加速度计，其特征在于所述的压电陶瓷元件形成Na+缺位时组成式为Ca0.9Na0.040.01Ce0.05Bi4Ti4O15.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99225348 CN2351764Y (zh) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 经改进的高温(420℃)压电加速度计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99225348 CN2351764Y (zh) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 经改进的高温(420℃)压电加速度计 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2351764Y true CN2351764Y (zh) | 1999-12-01 |
Family
ID=34015236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 99225348 Expired - Fee Related CN2351764Y (zh) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 经改进的高温(420℃)压电加速度计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2351764Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102606822A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-25 | 浙江高中压阀门有限公司 | 高温高压弹性密封垫片 |
| CN109991440A (zh) * | 2017-12-30 | 2019-07-09 | 大连良华科技有限公司 | 一种压电式加速度传感器 |
| CN111579815A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 山东大学 | 一种高温振动加速度传感器及装配方法 |
| CN113571454A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-10-29 | 东莞联鹏智能装备有限公司 | 载料平台及其加工方法和热压装置 |
| CN114966108A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-08-30 | 北京遥测技术研究所 | 一种超宽温加速度传感器及其制备方法 |
-
1999
- 1999-01-08 CN CN 99225348 patent/CN2351764Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102606822A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-25 | 浙江高中压阀门有限公司 | 高温高压弹性密封垫片 |
| CN109991440A (zh) * | 2017-12-30 | 2019-07-09 | 大连良华科技有限公司 | 一种压电式加速度传感器 |
| CN111579815A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 山东大学 | 一种高温振动加速度传感器及装配方法 |
| CN113571454A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-10-29 | 东莞联鹏智能装备有限公司 | 载料平台及其加工方法和热压装置 |
| CN114966108A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-08-30 | 北京遥测技术研究所 | 一种超宽温加速度传感器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20020075129A1 (en) | Temperature sensor and production control method therefor | |
| US4894635A (en) | Strain sensor | |
| JP5719303B2 (ja) | センサ素子及びセンサ素子の製造方法 | |
| CN2351764Y (zh) | 经改进的高温(420℃)压电加速度计 | |
| US7037870B2 (en) | Ceramic sintered body and process for producing the same | |
| US8485042B2 (en) | Method for manufacturing an elastic body of Al2O3 ceramic, measuring membrane for a pressure sensor and pressure sensor with such a membrane | |
| JP2009236931A (ja) | ガスセンサ | |
| EP0626356B1 (en) | Ceramic composition, thermistor element, and process for producing a ceramic body | |
| US20040074306A1 (en) | Mechanical quantity sensor element, load sensor element, acceleration sensor element, and pressure sensor element | |
| US3487238A (en) | Ceramic transducer elements and accelerometers utilizing same | |
| US5126617A (en) | Cylinder pressure sensor for an internal combustion engine | |
| US2802894A (en) | Thermocouple | |
| CN2329969Y (zh) | 高温(400℃)压电加速度计用隔热组合套管 | |
| CN1109248C (zh) | 改进型450℃高温压电加速度计 | |
| US6387318B1 (en) | Glass-ceramic pressure sensor support base and its fabrication | |
| JPH0223511B2 (zh) | ||
| CN112729526A (zh) | 一种高温压电式振动传感器及提高其稳定性的方法 | |
| JPH075361B2 (ja) | チタン酸アルミニウム―ムライト系セラミック体 | |
| CN1147731C (zh) | 一种经改进的在200℃使用的剪切型绝缘压电加速度计 | |
| CN2348396Y (zh) | 高温(400℃)压电加速度计用热应力垫圈 | |
| JP5222120B2 (ja) | 圧電磁器組成物、それを用いた圧電素子、及び非共振型ノッキングセンサ | |
| JP2000100606A (ja) | サ―ミスタ | |
| JPS61135080A (ja) | スパ−クプラグ | |
| CN212674955U (zh) | 一种高温加速度传感器 | |
| JPH09315849A (ja) | アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子及び その製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |