[发明专利]一种在线自检测压电加速度传感器

说明书

本发明公开一种在线自检测压电加速度传感器，包括基座、第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、敏感压电单元、驱动压电单元、惯性质量和预紧螺母；所述基座包括一个底座和底座上方一个柱形凸起，所述底座和柱形凸起为一体结构，所述柱形凸起上有螺纹；所述敏感压电单元用于将压力信号转变成电信号；所述驱动压电单元用于根据电信号发生伸缩形变；所述第一绝缘层、敏感压电单元、第二绝缘层、驱动压电单元、第三绝缘层、惯性质量和预紧螺母沿轴向依次串套在所述柱形凸起上，所述预紧螺母用于施加初始预紧压力。本发明通过在传感器内部增加了驱动压电单元，实现了加速度测量和自检测复合功能，能够在线对传感器状态进行检测与健康诊断。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种在线自检测压电加速度传感器。

背景技术

压电式加速度传感器广泛用于振动冲击测量领域，用于对被测对象的振动量级、结构健康状态等进行监测和评估。但在很多应用领域，特别是需要长期工作或者长期贮存的振动测量传感器，也需要对传感器自身的健康状态进行在线诊断，以评估整个测量系统的工作可靠性。

对传感器自身的健康状态进行诊断时必须对传感器施加一定的激励，由于很多情况下传感器安装在被测对象上或者由于传感器处于核辐射或者高温等恶劣环境下，无法对传感器施加力学激励(振动或者冲击)，所以现有工程上应用的压电加速度传感器目前都不具备在线自检测功能，不能对传感器故障进行在线诊断。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线自检测压电加速度传感器，能够实现加速度测量和自检测复合功能，能够在线对传感器输出灵敏度与健康状态进行检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种在线自检测压电加速度传感器，包括基座(6)、第一绝缘层(5)、第二绝缘层(4)、第三绝缘层(3)、敏感压电单元(7)、驱动压电单元(8)、惯性质量(2)和预紧螺母(1)；

所述基座(6)包括一个底座和底座上方一个柱形凸起，所述底座和柱形凸起为一体结构，所述柱形凸起上有螺纹；

所述敏感压电单元(7)用于将压力信号转变成电信号；所述驱动压电单元(8)用于根据电信号发生伸缩形变；

所述第一绝缘层(5)、敏感压电单元(7)、第二绝缘层(4)、驱动压电单元(8)、第三绝缘层(3)、惯性质量(2)和预紧螺母(1)沿所述柱形凸起的轴向依次串套在所述柱形凸起上，所述预紧螺母(1)用于施加初始预紧压力。

可选的，所述驱动压电单元(8)为基于低温共烧技术的多层压电陶瓷。

可选的，所述敏感压电单元(7)为单层压电陶瓷。

可选的，还包括引线，用于连接所述敏感压电单元(7)输出端。

可选的，还包括引线，用于连接所述驱动压电单元(8)输入端。

可选的，所述第一绝缘层(5)为绝缘陶瓷。

可选的，所述第二绝缘层(4)为绝缘陶瓷。

可选的，所述第三绝缘层(3)为绝缘陶瓷。

可选的，所述基座(6)为金属材料。

可选的，所述惯性质量(2)为金属材料。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明在传感器内部增加了驱动压电单元，通过在驱动压电单元输入端施加一定的激励电压信号，根据逆压电效应，驱动压电单元将产生与激励电压成比例的位移变化，该位移变化引起传感器内部应力变化，使得敏感压电单元的受力情况发生变化，在正压电效应下，敏感单元将产生电信号输出，通过对敏感单元输出信号的解算和分析，可以评估传感器输出灵敏度以及健康状态，完成传感器性能的在线自检测。