[实用新型]一种压电式压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种压电式压力传感器。

背景技术

传感器是一种能够感受被测变化信息，并按照一定规律将变化信息转化为所需形式输出信号的器件或装置。传感器中，压力传感器是最常见的一种，压力传感器主要包括：电阻式压力传感器、电容式压力传感器和压电式压力传感器等。其中，压电式压力传感器以其响应速度快、灵敏度高及能够实现测量高频变化力等优点受到广泛关注，被应用于汽车安全气囊、防抱死系统及牵引控制系统等安全性能方面的压电式加速度传感器，生物医学测量方面的压电DNA传感器，新型扫描力显微镜等诸多领域。

压电式压力传感器的工作原理主要是利用了压电材料的压电效应。多铁性材料具有铁电、压电、铁磁、铁弹等多种性能，可作为压电材料应用在压电式压力传感器中，这成为目前领域内技术人员的研究热点之一。

常规采用多铁性材料制成的压电式压力传感器的基本结构一般包括：基底，该基底包括相对的第一表面和第二表面，第一表面为一完整的面，第二表面为一中间镂空的面，基底上具有一空腔，空腔的开口朝向第二表面，且空腔的开口被第二表面包围；位于第一表面上的电极，该电极分为正电极和负电极，正电极和负电极为叉指状电极；位于电极上的敏感元件，该敏感元件为多铁性材料形成的压电薄膜；位于第二表面上的掩蔽层。

应用多铁性材料的压电式压力传感器制作关键点之一是压电薄膜的制备。目前，制备压电薄膜的方法主要有：物理沉积方法（如：脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition，简称PLD）、磁控溅射（Magnetron Sputtering，简称MS）等）和化学溶液沉积法（Chemical Solution Deposition，简称CSD）（如：金属有机沉积（Metal-organic Deposition，简称MOD）、溶胶-凝胶法（Sol-gel）等）。

但是，上述两种压电薄膜的制备方法的工艺过程均十分复杂，制备时所需的工艺温度、极化电压等条件都需要严格的控制，造成应用多铁性材料的压电式压力传感器的制作方法复杂，生产效率低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种压电式压力传感器，以简化应用多铁性材料的压电式压力传感器的制作方法，提高生产效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种压电式压力传感器，包括：基底、电极、敏感元件和掩蔽层，其中，所述敏感元件位于所述电极背离所述基底的一面上，所述敏感元件包括静电纺丝工艺形成的多条压电纤维，所述多条压电纤维与所述电极电性接触。

优选的，所述压电纤维为多铁性纳米结构压电纤维。

优选的，所述多条压电纤维的直径的范围为0.1μm～1μm，包括端点值。

优选的，所述多条压电纤维位于所述电极的指部区域。

优选的，所述多条压电纤维平行排列。

优选的，所述多条压电纤维与所述电极的指部所呈的角度为90度。

优选的，所述多条压电纤维均匀分布。

优选的，所述基底的空腔为梯台形空腔。

优选的，所述掩蔽层的厚度范围为0.1μm～0.3μm，包括端点值。

优选的，所述电极的厚度范围为0.1μm～0.3μm，包括端点值。

与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案至少具有以下优点：

本实用新型所提供的压电式压力传感器，其敏感元件不同于现有技术中薄膜形式的敏感元件，为静电纺丝工艺形成的压电纤维。当外界有压力施加到传感器基底的空腔开口处时，空腔部分形成弹性膜片，产生应变和应力，进而正、负电极随之发生形变，引起压电纤维弯曲，产生压电效应，从而可通过测量正、负电极间的电压得到压力的大小。由于本实用新型中制作压电纤维采用静电纺丝工艺，该工艺本身的原理决定了制作压电纤维时操作简单，且可以在室温下进行，没有工艺温度、极化电压等严格的工艺条件要求，而现有技术中压电式压力传感器的敏感元件为压电薄膜，制作压电薄膜需采用工艺过程复杂、工艺条件严格的物理沉积方法或化学溶液沉积方法，相比之下，本实用新型所提供的压电式压力传感器的制作方法简单，生产效率较高。

并且，由于压电式压力传感器敏感元件的灵敏度与每单位质量敏感元件的表面积成正比，单位质量的静电纺丝工艺制备的压电纤维比压电薄膜的表面积大得多，因此本实用新型中的压电式压力传感器具有更高的灵敏度。

附图说明