[发明专利]一种无线无源声表面波振动传感器

权利要求书

1.一种无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，包括：天线(1)、匹配电路(2)、电路PCB板(3)、封装管帽(4)、封装管座(5)、悬臂梁固定基座(6)、压电悬臂梁(8)、第一声表面波器件(9)、第二声表面波器件(10)和质量振子(11)；

所述电路PCB板(3)上依次顺序固定安装天线(1)、匹配电路(2)、封装管座(5)，封装管座(5)上加盖安装封装管帽(4)，二者构成一个封闭式中空的矩形空间；在所述矩形空间内，封装管座(5)上固定安装悬臂梁固定基座(6)；压电悬臂梁(8)的一端位于悬臂梁固定基座(6)上作为固定端(16)，并在该固定端(16)的正、反两面且对应安装第一声表面波器件(9)和所述第二声表面波器件(10)；压电悬臂梁(8)的另一端为自由端(17)，该自由端(17)上固定安装有所述质量振子(11)。

2.根据权利要求1所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述封装管座(5)上安装有下方缓冲固体(7)，所述封装管帽(4)的内壁上安装有上方缓冲固体(12)。

3.根据权利要求2所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述上方缓冲固体(12)和所述下方缓冲固体(7)分别设置在所述压电悬臂梁(8)的自由端(17)的上、下最大位移处，用于保护所述压电悬臂梁。

4.根据权利要求3所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述下方缓冲固体(7)和所述上方缓冲固体(12)均采用软性材料制成；所述下方缓冲固体(7)与所述压电悬臂梁(8)之间的距离等于所述上方缓冲固体(12)与所述质量振子(11)之间的距离；并且所述上方缓冲固体(12)与所述质量振子(11)之间的距离大于所述压电悬臂梁(8)的自由端(17)的末端的最大振动位移。

5.根据权利要求4所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述下方缓冲固体(7)与所述压电悬臂梁(8)之间的距离设置为1mm～3mm。

6.根据权利要求1所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述第一声表面波器件(9)和所述第二声表面波器件(10)为两个相同的声表面波器件，且均采用半导体工艺沉淀于所述压电悬臂梁(8)的正、反两面上，均包括：叉指换能器(13)、第一反射器(14)、第二反射器(15)；其中，所述第一声表面波器件(9)和所述第二声表面波器件(10)构成反射型延迟线结构或谐振型结构。

7.根据权利要求6所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述反射型延迟线结构中，依次顺序固定安装叉指换能器(13)、第一反射器(14)、第二反射器(15)；所述压电悬臂梁(8)选用YZ LiNbO₃，41°YX LiNbO₃，128°YX LiNbO₃，或36°YX LiTaO₃。

8.根据权利要求6所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述谐振型结构中，依次顺序固定安装第一反射器(14)、叉指换能器(13)、第二反射器(15)；所述压电悬臂梁(8)选用绕Y向旋转0°～30°切割且沿X方向传播的石英晶体。

9.根据权利要求6所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述第一声表面波器件(9)和所述第二声表面波器件(10)置于所述压电悬臂梁(8)的自由端(17)的力敏区域内，用于测量振动；将所述第一声表面波器件(9)和所述第二声表面波器件(10)放置于所述压电悬臂梁(8)的固定端(16)和自由端(17)的交联区域范围内，获得较大的检测灵敏度。

10.根据权利要求1所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述压电悬臂梁(8)的厚度为0.2～0.45mm。

11.根据权利要求1所述的无线无源声表面波振动传感器，其特征在于，所述匹配电路(2)，用于保证所述第一声表面波器件(9)、所述第二声表面波器件(10)分别与所述天线(1)之间的阻抗匹配，获取最大的输入功率；该匹配电路(2)由一个电容电感串并联电路组成。