[发明专利]一种提高压电驻极体薄膜传感器信噪比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器和功能材料技术领域，特别涉及一种提高压电驻极体薄膜传感器信噪比的方法。

背景技术

压电驻极体(Piezoelectret，也称铁电驻极体Ferroelectret)是一种内部含非极性微孔结构的聚合物薄膜，经过适当的电极化处理后可呈现出较高的压电性能，在功能材料和传感器领域受到广泛的关注。它不仅具有高灵敏度、轻质超薄、可大面积成膜、廉价环保、尺寸可以随意剪裁、而且与空气、水、人体的声匹配性好等优点。在声学与超声、医疗与健康、控制与检测、智能交通、安防、消费电子、人机界面方面的传感器和执行器领域有广泛的应用前景。

传统PVDF压电薄膜传感器灵敏度(压电电荷系数d33约为25pC/N)低，从而使其电荷、电压输出量较低，在实际应用中需要配置很大的增益，不仅增加了制造成本，而且在传声器、水听器、超声换能器等对灵敏度要求高的声学应用场合受到很大的限制。而压电驻极体薄膜传感器灵敏度(压电电荷系数d33)较高，可达400pC/N左右，在上述这些应用领域中能够得到很好的应用。即便如此，压电驻极体薄膜灵敏度的进一步提高，对这些声学应用信噪比提高有很关键的作用。在提高同时必需保证压电驻极体薄膜柔性、超薄的特点。

除此之外，压电驻极体薄膜传感器在实际使用中，易受到外界环境中的电磁波、工频信号和其他噪音的干扰，造成信号失真。因此需要对这些干扰进行屏蔽，而传统的屏蔽压电材料的方法主要是采用刚性金属壳体进行屏蔽，不仅成本高、工艺复杂，而且这与压电驻极体薄膜传感器柔性特点并不匹配，大大限制了其在柔性、弯曲应用场合下的使用。

发明内容

针对以上所提到的现在技术中所存在的诸多不足，本发明的目的是：在保证压电驻极体薄膜传感器超薄、自由弯曲、随意剪裁、经久耐用、廉价的前提下，提高其灵敏度、抗干扰能力和信噪比，从而拓展其在高灵敏度需求场合和强电磁干扰环境下的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高压电驻极体薄膜传感器信噪比的方法，采用串联叠层的方法，具体实施步骤如下：

S1：将市售的导电双面胶层压在制备镀有金属电极的压电驻极体薄膜1背面；

S2：将背面粘有导电胶的压电驻极体薄膜1层压在市售镀有金属电极压电驻极体薄膜2的正面，依次层压实现叠层串联；

S3：用市售塑封机，将叠层好的压电驻极体薄膜冷裱或热塑至市售的单面含非导电胶封装薄膜上，然后双面封装。

所述叠层的厚度的优选方案可从2～10层。

本发明的另一种实现方案：

一种提高压电驻极体薄膜传感器信噪比的方法，采用并联叠层的方法，具体实施步骤如下：

(1)、将市售的导电双面胶层压在市售镀有金属电极的压电驻极体薄膜1背面；

(2)、将背面粘有导电胶的市售压电驻极体薄膜1折叠后再层压，实现叠层并联；

(3)、用市售塑封机，将叠层好的压电驻极体薄膜冷裱或热塑至市售的单面含非导电胶封装薄膜上，然后双面封装。

所述叠层的厚度的优选方案为2层。

在实现以上任一种方案的过程中，还涉及到丝网印刷的方法，目的是在压电驻极体薄膜封装层丝印金属电极，作为柔性屏蔽层，其具体实施步骤如下：

(1)、将封装后的压电驻极体薄膜传感器，放置在市售丝印机，将市售导电油墨丝印在封装层上；

(2)、再将丝印好的压电驻极体薄膜组件，放置在烤箱中100摄氏度烘干30分钟后取出；

(3)、用市售塑封机，将叠层好的压电驻极体薄膜组件冷裱或热塑至市售的单面含非导电胶封装薄膜上，然后双面封装。

在实现以上任一种方案的过程中，还涉及到金属端子刺入的方法，目的是将压电驻极体薄膜传感器正负电极引出，其具体实施步骤是：将压电驻极体薄膜上下电极引脚错开，并且屏蔽层金属电极引脚与压电驻极体薄膜传感器的负极引脚保持在同一平面内，并被同一金属端子刺穿接通。

以上两种方案中所述的压电驻极体薄膜传感器，由双面被覆电极的非极性微孔结构的聚合物薄膜和电极组成。

本发明的有益效果是：采用层压方法将压电驻极体薄膜进行串联和并联叠层，成倍提高压电驻极体薄膜传感器电荷和电压输出量，以提高其灵敏度。采用冷裱或热塑方法对压电驻极体薄膜传感器进行封装，降低了封装对压电驻极体薄膜传感器造成的灵敏度损失；同时采取丝网印刷方法将金属电极丝印至封装层作为柔性屏蔽层，降低了环境对压电驻极体薄膜传感器的噪音干扰，提高了压电驻极体薄膜传感器的信噪比。