[发明专利]一种三角剪切式电荷输出元件、压电加速度传感器及装配方法

说明书

本发明涉及压电加速度传感器技术领域，尤其涉及一种三角剪切式电荷输出元件、压电加速度传感器及装配方法，包括基座、压电元件、导电片、质量块、绝缘片、预紧件和外壳。所述基座包括支撑部和正三棱柱状连接部，正三棱柱三个侧面加工为有坡度的坡面；所述压电元件套设在连接部外，压电元件与连接部之间形成间隙；所述导电片无间隙套接在压电元件内外表面；所述质量块无间隙套接在压电元件外表面的导电片；所述绝缘片插设于间隙，绝缘片为楔形块；所述预紧件挤压绝缘片的一端，以使绝缘片提供径向的预紧力紧固导电片、压电元件、质量块和基座；所述外壳环绕质量块设置。本发明设置多个压电元件并联输出，增大质量块，从而增大压电加速度传感器的灵敏度，压电元件与其它元件刚性接触，提升压电加速度传感器的频响特性及谐振。

技术领域

本发明涉及压电加速度传感器技术领域，尤其涉及一种三角剪切式电荷输出元件、压电加速度传感器及装配方法。

背景技术

压电加速度传感器又称压电加速度计，也属于惯性式传感器。压电加速度传感器的原理是利用压电元件的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。

压电式加速度传感器的结构形式主要有压缩式、剪切式，和弯曲式三大类。剪切式压电加速度传感器结构简单，能做成极小型、高共振频率的加速度计，应用较为广泛。

围绕矿井水害防止的微震监测专用传感器存在灵敏度低、精度差等问题，其性能不能满足对矿井突水事件的准确预测预报。因此亟需一种高灵敏度、高精度、快速响应的用于矿井水害防治的微震监测用压电加速度传感器。

发明内容

本发明提出了一种三角剪切式电荷输出元件、压电式加速度传感器及装配方法。

一种压电式加速度传感器，包括基座、压电元件、导电片、质量块、绝缘片、预紧件和外壳。所述基座包括支撑部及位于支撑部上的正三棱柱状连接部，连接部上设置有沿连接部中心轴线轴向延伸形成的螺纹孔，正三棱柱三个侧面加工为有坡度的破面；所述压电元件套设在连接部外，压电元件与连接部之间形成间隙；所述导电片无间隙套接在压电元件内外表面；所述质量块无间隙套接在压电元件外表面的导电片；所述绝缘片插设于间隙，绝缘片为楔形块，绝缘片相对较薄的一端靠近支撑部；所述预紧件挤压绝缘片的一端，以使绝缘片提供径向的预紧力紧固导电片、压电元件、质量块和基座；所述外壳环绕质量块设置。

优选地，所述基座的正三棱柱状连接部为阶梯状结构，第一阶梯的三个侧面加工为斜坡面，斜坡面的坡度为85度；连接部上设置有沿连接部中心轴线轴向延伸形成的螺纹孔，与预紧件形成螺纹连接，安全可靠；基座的支撑部还包括输出插座和与外壳连接的螺纹连接部，并设置有沿支撑部中心轴线轴向延伸形成的底部螺纹孔，用于与被测对象固定连接，减少因连接问题引起的测量误差。

优选地，所述质量块为金属钨，圆柱状整体结构，中间孔对应基座连接部三个侧面设置。

优选地，所述压电元件为PZT-5H压电陶瓷，压电元件对应基座三棱柱的侧面分为三部分，每一部分包括四片压电陶瓷片，所述压电陶瓷片内外表面设有与之形成良好导电连接的导电片，多个所述导电片串联连接后经引线与所述基座输出插座的芯线导电连接，使多个压电陶瓷片并联输出。

优选地，所述绝缘片为氧化铝绝缘陶瓷，绝缘片的内侧面为斜坡面，斜坡面的坡度为85度。

优选地，所述导电片是含有贴合部和连接部的整体结构，导电片的贴合部尺寸大于或等于压电元件的尺寸，以使压电元件能够完全与导电片贴合部完全贴合；导电片也可以是分离结构，通过导线段电连接，以使各压电元件并联输出。

优选地，所述预紧件挤压绝缘片提供压电元件与导电片、绝缘片、质量块及基座之间的配合所需的径向力，即压电元件与导电片、绝缘片、质量块及基座之间为刚性接触，连接强度高，能够有效的提升电荷输出元件的整体刚度，继而提升压电加速度传感器的频响特性及谐振。