[发明专利]传感器装置

说明书

本发明公开了一种传感器装置(1)，其包括压电换能器(3)和基座构件(2)。压电换能器包括具有至少一个激励电极(37、38)的压电构件，激励电极连接到压电构件的第一面，并且压电构件具有在第一面和第二面之间的厚度(h)。压电换能器(3)附接到基座构件(2)的支撑面，其中压电换能器的第二面邻近基座构件的支撑面。基座构件包括至少一个远离压电构件的声波反射标签(21)。

技术领域

本公开涉及如权利要求中所述的传感器装置。进一步涉及包含所述传感器装置的测量系统。

背景技术

应用压电换能器来感测各种物理参数在本领域中是已知的。例如，这些应用利用表面声波(也称为SAW)的传播速度会根据表面声波装置表面上的机械应力、变形、应变、温度或分子沉积的不同而变化。传播速度的变化，以及由于应变引起的几何形状的变化，可以作为例如波的传播时间、相移等的变化来检测。因此，表面声波装置可以用于例如测量温度、应变、扭矩、力等。如果在表面声波装置上适当地施加特定的涂层，表面声波装置可以用于测量例如空气传播物质、湿度、生物物质、辐射或磁性。所述类型的压电传感器可以用作无线传感器，而不需要在压电换能器上安装特定电源或有线连接到特定电源。

表面和体声波装置也在电子应用中用作带通滤波器，特别是在电信应用中。

通常，表面声波装置作为压电基板上的电极提供。通常，它们作为叉指换能器提供，电极组交替地交错在压电基板的表面上。叉指换能器(IDT)是一种由两个互锁的梳状金属电极阵列组成的装置，呈拉锁状。这些金属电极沉积在压电基板的表面上，形成周期性结构。叉指换能器的主要功能是通过压电效应在输入换能器中产生周期性分布的机械力，从而将电信号转换成表面声波(SAW)。同样的原理也适用于在输出换能器中将表面声波转换回电信号。因此，某些装置应用输入换能器和输出换能器。提供给输入换能器的振荡电压激励信号引起基板中的传播波，该传播波又在输出换能器处被转换成振荡电压响应信号。

例如，在专利文献EP 1577667、US 7,243,547、US 7,434,989、US7,795,779、US 8,742,645、US 9,027,407、US 2016/0012265和US2015/0013461中提出了表面声波传感器。在某些应用中，这些装置的一个共同问题是它们受限于温度上限。US 2015/0244344提出了一种具有压电材料的表面声波装置，例如有序的硅酸镓镧A₃BC₃D₂0₁₄结构，其可以在高至约1500℃的温度下工作。一些成分包括Sr₃TaGa₃Si₂0₁₄、Sr₃NbGa₃Si₂0₁₄、Ca₃TaGa₃Si₂0₁₄以及Ca₃TaAl₃Si₂0₁₄。然而，硅酸镓镧显示出相对较差的机电耦合值。在涡轮发动机叶片的应用中，US 2015/0244344提出在压电材料和叶片的热障涂层之间放置介电层。US 2015/0244344提出将分立的压电换能器放置在声学基板上，以便构成一种表面引导体波换能器。在2016年的美国电气和电子工程师学会国际超声波学研讨会(IEEE InternationalUltrasonics Symposium)上，V.Pashchenko、R.Matloub、F.Parsapourkolour、P.Muralt,S.Balandras和K.Haffner公开了一种压电换能器，该压电换能器具有特定的优点，特别是在机电耦合方面，即把电激励信号转换成声波。

本公开的主题概述