CN87207028U - 一种测量力的压电薄膜式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是属于测量力的传感器技术领域。目前生产的各种检测力的传感器，由于测力头较厚，漂移大以及不便于医学临床消毒和制造工艺复杂等不足，均不能适用于医学口腔生物力学领域。本实用新型采用新近发展的压电薄膜作为传感元件，通过温度补偿和合理设计咬合头，达到既能满足医学领域的特殊要求，又能适合其它技术领域的加速度、振动等检测的传感器。本实用新型结构简单，成本低，使用效果好，具有经济实用推广价值。

Description

本实用新型是属于测量力的传感器技术领域。

已有技术生产的各种检测力的传感器，由于采用不同的检测原理，测力仪的传感器先后有应用虎克定理的弹簧式传感器，它由咬合头、受力杆件、簧丝、指针等组成，以及还有应用电测原理的应变式传感器，它由咬合部、滚珠、悬梁、桥式应变片、基壳等组成，但是这些传感器在医学领域口腔生物力学应用中都有不同程度的缺陷，存在着读数粗，误差大，传感器测力头较厚，漂移较大和不便于医学临床消毒以及工艺复杂的不足，所以均不能适合于医学口腔生物力学领域中所特有的具体要求，对传感器咬合头部件的厚度应尽可能薄，传感器应有良好的线性度和重复性，并且便于定量分析和计算。

本实用新型的目的在于解决能适合医学领域口腔生物力学测量力的传感器。

为达到上述目的，本实用新型采用新近发展的高分子聚合物压电材料——压电薄膜作为传感器的传感元件，利用其压电常数高，频率响应宽，柔软，厚度薄，可随意弯曲韧性好，制成各种形状，抗压机械强度高等特点，并且压电薄膜能将受到力直接转换为成比例的电荷输出，便于制成灵敏度高，小型化的传感器。它是由基壳、咬合头、压电薄膜、连杆、手柄和电缆组成。咬合头部件形状设计成园台形，并在园台上平面园心处设计加工成一内陷窝和一条直浅槽，这样就能充分适用于口腔各类牙齿，由于口腔牙齿表面有相当的硬度，一般可达HRC65，因此咬合头要有一定的强度和硬度才不致使咬合头在使用中损坏，同时又要有一定的韧性，与牙齿有良好的顺应性，便于能测量到最精确的力值，故可选用象牙材料作为咬合头材料。在传感器内设置有二片直径为5毫米压电薄膜，一片压电薄膜作为检测力值的传感元件，置于传感器基壳内，另一片压电薄膜作为温度补偿片，置于传感器连杆前端内，这样就能精确地把传感元件压电薄膜受到力转换成电荷或电压信号输出，提供给测试仪器，并在一次检测周期温度漂移小于0.1公斤，而且又不增加传感器探头尺寸，从而能避免本实用新型在检测力值时由于检测环境条件变化而引起的测量误差。对传感器基壳采用整体加工，并与屏蔽    连杆经银焊固定连接，从而可保证传感器强度，刚度和整体屏蔽，又采用环氧树脂进行双重密封和防潮措施，故能满足医学临床的常温消毒要求。本实用新型的重要特点是既能适用于医学领域中口腔生物力学，又能作为其它技术领域中的压力、加速度、振动、水声、超声检测的传感器，并且设计结构合理又极其简单，成本低，使用效果好，具有经济实用推广价值。

实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本实用新型提出的压电薄膜式传感器结构示意图。

图2是图1中传感器探头部A－A剖面图。

本实用新型由基壳〔1〕、咬合头〔2〕、传力件〔3〕、铜箔〔4〕、压电薄膜〔5、6〕、连杆〔8〕、铜连接件〔9〕、接线柱〔10〕、手柄〔11〕电缆〔12〕、内陷窝〔13〕、直浅槽〔7〕等组成。

下面结合附图详细说明依据本实用新型提出的压电薄膜式传感器的实施例。

对基壳〔1〕和连杆〔8〕均可选用不锈钢材料，经加工后为保证密封与屏蔽要求，采用银焊连接，连杆〔8〕与铜连接件〔9〕须紧配合装配。基壳〔1〕、连杆〔8〕和铜连接件〔9〕通过清洗干净后，将镀极压电薄膜〔5〕用DAD－40导电胶粘合于基壳〔1〕内底部，作为传感器的传感元件，然后利用压电材料柔软性，将压电薄膜〔6〕卷曲成弧形，放入连杆〔8〕前端内，同样用DAD－40导电胶粘合，作为传感器的传感元件温度补偿片。铜箔〔4〕用漆包导线焊接引出，清洗后用DAD－40导电胶与压电薄膜〔5〕粘合，同样用另一根漆包导线直接用DAD－40导电胶与压电薄膜〔6〕粘合引出。将上述部件置入烘箱内在80℃温度下烘烤1小时后取出，此时用DAD－40导电胶粘合的部位均应已牢固，然后将传力件〔3〕置于铜箔〔4〕的中央，用环氧树脂进行第一次密封，传力件〔3〕材料可选用硬质塑料加工成直径为4.5毫米，厚度为0.5毫米的园片，但在损伤时须注意传力件〔3〕的上表面不能沾上环氧树脂，轻压后，置于80℃烘箱内烘1小时取出并略加修整，这时就可用细塑料套管分别将二根漆包引出导线仔细套好并连接在接线柱〔10〕上，接线柱〔10〕安装于连杆〔8〕末端。对咬合头〔2〕材料可选用象牙材料，须加工成园台形，在园台形上平面园心处加工一直经为2毫米的内陷窝〔13〕和通过园心的一条宽为1毫米直浅槽〔7〕，再将咬合头〔2〕压置于基壳〔1〕内，与传力件〔3〕表面须有良好的接触性，在咬合头〔2〕四周空隙再用环氧树脂充填，待整齐后进行第二次密封置于80℃烘箱内烘1小时，取出后将电缆〔12〕穿过手柄〔11〕中间通道焊接在接线柱〔10〕上，手柄〔11〕可选用有机玻璃材料制成，将手柄〔11〕与铜连接件〔9〕螺旋配合旋紧，电缆〔12〕引出线可与测试仪器连接，届时压电薄膜式传感器即已制成。

Claims (3)

1、一种测量力的压电薄膜式传感器，该传感器是含有基壳[1]、咬合头[2]、传力件[3]、铜箔[4]、压电薄膜[5、6]、连杆[8]、铜连接件[9]、手柄[11]、电缆[12]其特征在于：

a.所述咬合头[2]上有一内陷窝[13]和一条直浅槽[7]，

b.由二片压电薄膜[5、6]组合成传感元件。

2、根据权利要求1所述传感器，其特征是一片压电薄膜〔5〕作为测量片，另一片压电薄膜〔6〕作为温度补偿片组合成传感元件。

3、根据权利要求1所述传感器，其特征是在咬合头〔2〕园台形上平面园心处有一内陷窝〔13〕和一条直浅槽〔7〕。

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