[发明专利]用于气流检测的PVDF超声传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种用于气流检测的PVDF超声传感器。

背景技术

PVDF超声传感器是一种利用PVDF压电薄膜在交变电流驱动下的振动进行声辐射的器件，其常见结构由PVDF压电薄膜及施加边界条件和支撑的外部结构组成。PVDF超声传感器的基本工作原理为：当交变电信号施加到PVDF压电薄膜上时，薄膜由于逆压电效应发生形变，并产生振动位移，从而向周围的介质中辐射声能量。

超声波气流信息检测是近年来流量检测领域新的研究热点，具有非接触和测量精度高等特点。超声气流检测可用于防化反恐方舱、各种密封舱体、载人工程、嫦娥工程、大飞机项目等各种需要对气体流量精确检测和控制的场合。超声波测流技术还可用于风速风向仪，具有精度高、体积小、测量范围广、无运动部件的特点。

超声传感器是超声波气流信息敏感技术的核心部件，是实现能量转换的关键器件。常用的压电传感器多采用压电陶瓷作为敏感元件，由于压电陶瓷声阻抗远高于空气的声阻抗，限制了其作为气体超声传感器的应用。作为一种新型压电高分子聚合物，具有质量轻、密度小、柔韧性好、声阻抗低、灵敏度高等特点，易与空气介质阻抗匹配，可用作气体超声传感器的敏感元件。目前，PVDF压电薄膜已被用于压力传感器、加速度传感器、水听器等。作为超声传感器的敏感元件，美国精量电子利用PVDF制作了柱形全指向性扬声器，而用于气流检测的超声传感器需要进行窄波束、高指向性发射，因此，急需一种能够实现高指向性发射和接收的PVDF超声传感器。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种能够实现高指向性发射和接收的PVDF超声传感器。

本发明所提供的一种用于气流检测的PVDF超声传感器，其特征在于：所述用于气流检测的PVDF超声传感器包括底座、盖板、PVDF薄膜、上电极、下电极、第一橡胶圈、第二橡胶圈及弹性垫块，所述底座的上表面上开设有凹槽，所述盖板的下表面上突设有凸块，所述第一橡胶圈设置于底座的凹槽内，所述第二橡胶圈套设于盖板的凸块上，所述PVDF薄膜设置于盖板与底座之间且与第一橡胶圈及第二橡胶圈相接触，所述PVDF薄膜的外侧还通过弹性垫块与盖板的下表面相接触以及直接与底座的上表面相接触，所述PVDF薄膜与弹性垫块之间设置有上电极，所述PVDF薄膜与底座的上表面之间设置有下电极。

其中，所述底座呈圆柱状，且其内部的凹槽为阶梯状。

其中，所述底座呈圆柱状，自所述底座的表面沿着圆柱的高度方向向下开设有第一凹槽，自所述第一凹槽的底部继续沿着圆柱的高度方向向下开设有第二凹槽，所述第一凹槽的直径大于第二凹槽的直径。

其中，所述第一橡胶圈的外径与第一凹槽的内径相等，且所述第一橡胶圈的高度与第一凹槽的深度相同。

其中，所述盖板呈圆柱状，所述凸块突设于盖板的下表面的中间位置。

其中，所述凸块中开设有一贯通整个盖板的通孔，所述用于气流检测的PVDF超声传感器还包括保护膜，所述保护膜设置于盖板的上表面，用于密封所述凸块中的通孔。

其中，所述PVDF薄膜、上电极以及弹性垫块之间采用粘接剂进行粘结。

其中，所述PVDF薄膜、下电极以及底座之间采用粘接剂进行粘结。

其中，所述盖板及底座上各对应设置有若干螺孔，所述盖板及底座通过若干螺栓及螺帽进行固定连接。

上述用于气流检测的PVDF超声传感器通过弹性垫块及橡胶垫圈对PVDF薄膜施加压力，可以实现高指向性发射和接收的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明用于气流检测的PVDF超声传感器的较佳实施方式的剖视图。

图2是本发明用于气流检测的PVDF超声传感器的较佳实施方式的俯视图。

图3是图1中A部分的局部放大图。

具体实施例

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。