[发明专利]一种传感器匹配层材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种传感器匹配层材料，其特征是：由质量比为1:2.5～4的水泥和氮化硅组成。

2.根据权利要求1所述的传感器匹配层材料，其特征是：所述水泥为普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的传感器匹配层材料，其特征是：采用压制成型法压制成型，压制压力为30MPa～50MPa。

4.一种权利要求1-3中任一项所述的传感器匹配层材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）将水泥与氮硅粉末按配比混合，过0.02mm的方孔筛，然后充分混合，再过筛2～3次；

（2）将步骤（1）混合好的物料加水造粒，得到粒径为2.5～2.8mm的物料颗粒；

（3）将物料颗粒放入模具中，采用30MPa～50MPa的压力压制成型；

（4）将脱模后的样品养护28天，即得传感器匹配层材料。

5.一种压电传感器，其特征是：包括传感元件、匹配层和封装层，所述传感元件为1-3型压电复合材料，传感元件的上、下表面均镀有电极，在传感元件的一个侧面的下部也镀有电极，位于侧面的电极与下表面的电极接触良好，与上表面的电极不接触；所述传感元件的上表面电极和侧面电极上均焊接有导线；所述匹配层与传感元件的下表面紧密连接，匹配层由权利要求1所述的传感器匹配层材料经压制成型法压制成型；所述封装层与传感元件的其他面紧密连接，封装层为质量比为1:1:1.5的环氧树脂、水泥和钨粉的混合物。

6.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征是：所述匹配层和封装层的表面覆有银屏蔽层或铜镍屏蔽层。

7.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征是：匹配层与传感元件通过聚合物和水泥的混合物连接；封装层通过浇注法与传感元件连接。

8.根据权利要求5所述的压电传感器，其特征是：传感元件的上表面为正极，下表面为负极，所述电极为镍电极或银电极；匹配层的厚度为2mm，位于传感元件上表面的封装层的厚度为7mm。

9.一种压电传感器的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）取尺寸为13mm×13mm×11mm的1-3型压电复合材料，以其作为传感元件，在其上表面镀有电极，在其下表面也镀有电极并且电极从下表面延伸到传感元件的一个侧面，保证侧面的电极与下表面的电极接触良好，与上表面的电极不接触；另外，从上表面引出正极导线，从侧面引出负极导线；

（2）取权利要求1的传感器匹配层材料，采用压制成型法压制成型， 制得的匹配层尺寸为20mm×20mm×2mm；

（3）用聚合物和水泥的混合物将传感元件的负极面与匹配层粘结在一起，然后放在干燥箱中养护，使传感元件与匹配层紧密牢固结合；

（4）按照1:1:1.5的质量比称取环氧树脂、水泥和钨粉，充分搅拌均匀，并对其进行抽真空处理，直到没有气泡冒出为止，然后加入固化剂，再次搅拌均匀，进行第二次抽真空处理；

（5）将固定匹配层后的传感元件平整的固定在20mm×20mm×20mm的模具内， 然后将步骤（4）的混合物浇注在模具内，固化，对传感元件的其他面进行封装，得到封装层；

（6）封装层固化后脱模，焊接BNC接头，并在脱模后的传感器表面均匀涂抹银或铜镍作为屏蔽层，得压电传感器。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是：步骤（3）中，干燥温度为40℃，时间为2h；步骤（5）中，在40℃固化4h。