[发明专利]压电换能器

权利要求书

1.一种用于测量力的压电换能器，包括：

基底元件；

预加载元件；

至少一个有效主地震质量装置，当被加速时能够产生力，所述有效主地震质量装置通过所述预加载元件被直接或者间接地连接紧靠到所述基底元件；

主压电陶瓷元件，包括第一压电陶瓷，所述第一压电陶瓷在受到所述力时能够产生主电荷，所述主压电陶瓷元件通过所述预加载元件被直接或者间接地连接紧靠到所述有效主地震质量装置；

至少一个补偿地震质量装置，当被加速时能够产生补偿力，所述补偿地震质量装置通过所述预加载元件被直接或者间接地连接紧靠到所述基底元件；以及

补偿压电陶瓷元件，包括第二压电陶瓷，所述第二压电陶瓷在受到所述补偿力时能够产生补偿电荷，所述补偿压电陶瓷元件通过所述预加载元件被直接或者间接地连接紧靠到所述补偿地震质量装置，其中

所述第一压电陶瓷具有小于所述第二压电陶瓷的热灵敏度漂移；

所述第一压电陶瓷产生主电荷，所述主电荷在量上大于由所述第二压电陶瓷产生的补偿电荷；以及

所述主压电陶瓷元件相对于要被测量的所述力取向，所述补偿压电陶瓷元件相对于所述补偿力取向，使得所述主电荷和所述补偿电荷在极性上是相反的。

2.根据权利要求1所述的压电换能器，其中所述第一压电陶瓷的热灵敏度漂移是所述第二压电陶瓷的热灵敏度漂移的至多1/5。

3.根据权利要求2所述的压电换能器，其中所述第一压电陶瓷由软PZT制成，所述软PZT的剪切压电电荷系数d₁₅的热灵敏度漂移为：在操作温度范围内相对于在+20℃下的所述剪切压电电荷系数d₁₅的值增加20％，和/或者所述第二压电元件由硬PZT制成，所述硬PZT的剪切压电电荷系数d₁₅的热灵敏度漂移为：在操作温度范围内相对于在+20℃下的所述剪切压电电荷系数的值增加300％。

4.根据权利要求1所述的压电换能器，其中所述第一压电陶瓷具有比所述第二压电陶瓷更大的压电电荷系数。

5.根据权利要求4所述的压电换能器，其中所述第一压电陶瓷的压电电荷系数是所述第二压电陶瓷的压电电荷系数的至少两倍。

6.根据权利要求5所述的压电换能器，其中所述第一压电陶瓷由具有在+20℃下大于400pC/N的剪切压电电荷系数d₁₅的软PZT制成，和/或者所述第二压电元件由具有在+20℃下大于100pC/N的剪切压电电荷系数d₁₅的硬PZT制成。

7.根据权利要求1所述的压电换能器，其中所述压电换能器利用剪切压电效应，在所述主压电陶瓷元件和所述补偿压电陶瓷元件的面上产生电荷，其中剪切力作用在该面上；所述主压电陶瓷元件和所述补偿压电陶瓷元件关于所述剪切力取向，产生相反极性。

8.根据权利要求7所述的压电换能器，其中要被测量的所述力作为作用在所述主压电陶瓷元件上的剪切力；并且所述补偿力作为作用在所述补偿压电陶瓷元件上的剪切力。

9.根据权利要求8所述的压电换能器，其中所述压电换能器包括至少一个信号装置，用于收集来自所述主压电陶瓷元件的第一面的负主电荷和来自所述补偿压电陶瓷元件的第二面的负补偿电荷。

10.根据权利要求8所述的压电换能器，其中所述压电换能器包括至少一个接地装置，用于收集来自所述主压电陶瓷元件的第二面的正电主电荷和来自所述补偿压电陶瓷元件的第一面的正电补偿电荷。

11.根据权利要求1所述的压电换能器，其中所述有效主地震质量装置由下述至少一个组成：布置在所述主压电陶瓷元件背离所述基底元件的一侧上的地震质量元件、所述补偿压电陶瓷元件、补偿地震质量元件、电绝缘元件和所述预加载元件的一部分。