[发明专利]一种压电元件检测系统及方法和应用

说明书

本发明公开了一种压电元件检测系统及方法和应用，涉及检测技术领域，包括依次连接的驱动电路、压电元件、信号检测电路和数据处理模块；其中，驱动电路用以为压电元件提供电学边界条件；所述数据处理模块用以将压电元件的实际输出信号与压电元件正常信号输出范围或压电元件各类异常信号输出范围比对分析，判断压电元件工作状态是否异常。数据处理模块处理得到压电元件实时输出信号，与压电元件的正常信号输出范围或各类异常信号输出范围比对，得到电元件是否异常的结果。针对压电元件工作状态难以判断的技术问题，它可以对压电元件工作状态进行检测，提前判断出异常工作状态。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种压电元件检测系统及方法和应用。

背景技术

压电陶瓷作为智能材料，能实现电能与机械能之间的相互转换，其中压电悬臂梁结构应用较为常见，广泛应用于振动能量收集器、俘能器、振动抑制、微型驱动装置等领域，在这些工程应用中，通过分时驱动双晶片压电悬臂梁或单晶片压电悬臂梁达到抑制振动或驱动等效果，当压电悬臂梁工作异常或压电晶片出现老化，压电晶片与基板之间胶结层出现剥落时，因难以提前预警，造成严重的工程故障。压电悬臂梁工作频率相对较高，在长时间工作条件下，压电悬臂梁磨损等由自身物理性质造成的故障，属于暂变过程，难以判断压电悬臂梁在何时处于不佳工作状态。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对压电悬臂梁异常工作状态难以判断的技术问题，本发明提供了一种压电元件检测系统及方法和应用，它可以对压电悬臂梁工作状态进行检测，提前判断出压电悬臂梁的异常工作状态。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种压电元件检测系统，包括依次连接的驱动电路、压电元件、信号检测电路和数据处理模块；其中，驱动电路用以为压电元件提供电学边界条件；所述数据处理模块用以将压电元件的实际输出信号与压电元件正常信号输出范围或压电元件各类异常信号输出范围比对分析，判断压电元件工作状态是否异常。

数据处理模块用以根据压电元件的正常或异常信号输出范围，实时分析压电元件是否异常。当电流驱动电路输出电流为零时，上述系统可作为含有压电传感器的检测系统，用于检测被驱动构件与压电元件作用关系的参数变量大小进行实时检测，比如震动、压力等参数变量。无需额外添加部件，通过该系统同时可对压电元件自身状态异常与否进行实时检测，可实现提前预警。

可选的，还包括显示模块，所述显示模块与数据处理模块连接。数据处理模块对接收到的信号检测电路的模拟信号进行处理后，将处理结果输送至显示模块进行显示，以便直接观察得知系统检测情况。其中，处理结果包括但不限于元件输出的时域和频域信号，与被驱动构件间的作用关系参数变量大小，压电元件是否异常的结果等。

可选的，还包括存储模块，所述存储模块与数据处理模块连接，所述压电元件正常信号输出范围或压电元件各类异常信号输出范围存储在存储模块或数据处理模块中。

可选的，所述信号检测电路包括依次连接的噪声滤波电路和比例放大电路。信号检测电路具有高放大倍数、高灵敏度和高输入阻抗的特点，用以对压电元件实时输出信号进行滤除噪声，和输出信号数值放大，以便数据处理模块作进一步处理。

可选的，所述数据处理模块还包括依次连接的噪声滤波单元、比例放大单元、信号变换单元和分析比对单元，所述噪声滤波单元与信号检测电路连接，所述分析比对单元，用以将压电元件的实际输出信号与压电元件正常状态或异常状态信号比对分析，判断压电元件工作状态是否异常。

可选的，所述的压电元件为压电晶体件、压电半导体或压电陶瓷件；若所述的压电元件为压电晶体件时，所述压电晶体件为压电悬臂梁，所述压电悬臂梁包括基板和压电晶片，所述基板的一个以上的侧面上设有压电晶片。