[实用新型]一种具有圆环状压电陶瓷多层膜结构的加速度传感器

说明书

本实用新型涉及一种圆环状压电陶瓷多层膜结构的加速度传感器，更确切地说涉及一种用圆环状多层膜结构的片式压电陶瓷敏感元件代替以往中心压缩式加速度中的圆环状单片压电陶瓷片，属于加速度传感器领域。

加速度传感器是一种用于测量运动物体的加速度，检测物体振动与冲击的理想传感器。以往加速度传感器的结构如图1所示，它由四片压电陶瓷片11，质量块12，压电陶瓷的引线13，加速度传感器的机座14以及引线端口15组成。它主要缺点是纵向压电应变系数d₃₃较小，仅与材料本身性能所决定，因d₃₃不大，所以整个传感器的敏感度受到限制。为了提高敏感度而不得不使用比重较大的质量块或加大质量块的体积，从而使整个传感器的体积增大，重量增加，显然这是不利于小型化如航空、航天领域的应用。

本实用新型的目的在于提供一种圆环状多层膜结构的加速度传感器，以克服现有的块状压电陶瓷结构的加速度传感器的缺点。

具体地说，本实用新型是对图1中单片压电陶瓷片11进行改进，利用陶瓷粉体流延成型工艺和内电极共烧技术制成了多层膜结构的片式压电陶瓷敏感元件，以取代单片压电陶瓷。同时质量块也作了相应改进。多层膜结构的片式压电陶瓷敏感元件其外径为8～10mm，内径为3-4mm，层数与每层厚度有关，每层的厚度越小则层数越多，总的陶瓷片厚度以2mm为宜。圆环状多层膜结构的片式压电陶瓷每层厚度为70～150μm，电极采用叉指型电极方式引出的(如图2b所示)，而加速度传感器的其他结构均不变。

本实用新型作出改进的依据如下：

图2为单片和多层膜结构的片式压电陶瓷敏感元件的结构示意图，图中a为单片压电陶瓷，b为多层膜结构的片式压电陶瓷敏感元件，21为压电陶瓷，22为共烧的内电极，23为内电极引出端。由于这种片式压电陶瓷在机械上串联，电学上并联，它的等效纵向压电应变系数为： d 33 ′ = m · d 33 - - - ( 1 ) ]]>式(1)中：d₃₃为单片压电陶瓷纵向压电系数，m为多层膜结构的片式压电陶瓷的层数，为多层膜结构的片式压电陶瓷纵向压电系数。在片式压电陶瓷敏感元相同的厚度下，它的等效纵向压电应变系数随层数m的增加而增加。

根据加速度传感器灵敏度方程得到； S = n · d 33 ′ · M = n · m · d 33 · M = n · d 33 · ( m · M ) - - - ( 2 ) ]]>

式(2)中：S为加速度传感器的电荷灵敏度，M为加速度传感器上的质量块，n为压电陶瓷并联的片数。