[发明专利]基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统

说明书

本发明公开了一种基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统，所述传感装置包括底座、柔性压电薄膜传感器和惯性球悬臂梁，所述柔性压电薄膜传感器下端固定在底座上；所述惯性球悬臂梁设置在柔性压电薄膜传感器内侧本传感器仅仅用来检测汽车在撞击时候来自于各个方向的加速度的大小，由处理器判断是否达到起爆阈值，以及何时起爆安全气囊。解决汽车遭受撞击时候由多个传感器分别检测各单一方向加速度的问题。

技术领域

本发明属于压电传感器设计与制备技术领域，具体涉及一种基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统。

背景技术

安全带和安全气囊是日常汽车行驶过程中最常听到的被动安全装置，系好安全带更是驾驶人在驾驶车辆时，时时刻刻都要遵守的交通规则，当发生交通事故时，因为强大的撞击力，车内人员在惯性的作用下会向前冲，系好安全带能够有效的防止车内人员造成二次伤害，尤其是对颈椎的伤害。安全气囊是在汽车发生猛烈撞击时，能够进行快速自行充气并弹出的保护乘车人员安全和避免撞向车内坚硬物体受伤的被动安全装置，安全气囊的安装位置有三个方向，分别是正面气囊，侧面气囊和膝盖部位的气囊，尤其是正面气囊的应用，在猛烈撞击后能够有效的保护前排乘车人员的头部不受到伤害。通过安全带和安全气囊的共同作用，能够大大提升乘车人员在发生安全交通事故时的安全性，起到降低伤害性的效果，而安全气囊最关键的部分就是传感器。

已有的安全气囊传感器多为单一性质与单一方向检测，控制气囊的起爆需要多个传感器协同作用，系统及计算算法复杂，安全气囊系统故障率居高不下。

现有汽车安全气囊保护系统一般有2-5个传感器分别布置在车的保险杠、B柱内板、吸能盒等位置。这些保护系统传感器件多，较为复杂，故障率高，而且互相之间常会有电磁干扰，影响整个系统的正常工作，从而威胁到系统的安全性。

发明内容

本发明提供了一种基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统，主要应用于汽车安全气囊系统，解决汽车遭受撞击时，由多个传感器分别检测各单一方向加速度的问题。

为达到上述目的，本发明所述一种基于PZT薄膜的传感器，包括底座、柔性压电薄膜传感器和惯性球悬臂梁，所述柔性压电薄膜传感器下端固定在底座上；所述柔性压电薄膜传感器包括筒形的基底，所述基底内表面设置有薄膜电极层，所述薄膜电极层上设置有多个PZT压电薄膜，所述薄膜电极层上连接有第一引线；所述惯性球悬臂梁设置在柔性压电薄膜传感器内侧，包括固定连接的惯性球和连接杆，连接杆尾部连接有第二引线，所述连接杆下端和底座轴孔配合，初始状态下，惯性球与厚度最大的PZT压电薄膜表面相接触。

进一步的，多个PZT压电薄膜周期性排布。

进一步的，多个PZT压电薄膜包括四个第一PZT压电薄膜，两个所述第一PZT压电薄膜之间设置有多个厚度小于第一PZT压电薄膜的PZT压电薄膜，且距离第一PZT压电薄膜越远的PZT压电薄膜的厚度越小。

进一步的，柔性压电薄膜传感器外设置有外壳，所述外壳和底座对接形成用于容置柔性压电薄膜传感器的腔体。

进一步的，底座上设置有环形槽，所述基底下端固定在环形槽中。

进一步的，多个PZT压电薄膜均匀设置在薄膜电极层上。

上述的基于PZT薄膜的传感装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备柔性压电薄膜传感器，具体包括以下步骤：

S1.1、制备聚酰亚胺基底；

S1.2、在聚酰亚胺基底上形成薄膜电极层；

S1.3、在薄膜电极层上制备4组PZT压电薄膜，得到面柔性压电薄膜传感器，N为自然数，同一组的PZT压电薄膜厚度梯度排布；