[实用新型]多层压电陶瓷堆叠结构及传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种多层压电陶瓷堆叠结构及传感器。

背景技术

高温振动传感器主要是为了解决在高温环境下各种振动的测量。在这些领域中传感器处于高温条件下工作，这使得传感器的放大电路及压电元件很容易失效。

目前作为压电元件使用的压电陶瓷堆叠结构常为在分开的压电陶瓷片之间单独设置连接层及电极片。该结构虽然实现了压电元件装配，但是由于连接层与电极片和/或压电陶瓷片之间配合间隙的存在，在振动环境中应用时，上述压电陶瓷堆叠结构会产生变形，进而吸收一部分的能量，从而使传感器整体刚度降低，影响频响特性。特别是在高温环境中，由于各材料之间的膨胀系数不同，造成应力值波动较大，影响压电元件的特性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种多层压电陶瓷堆叠结构及传感器，能够提高多层压电陶瓷堆叠结构的刚性，进而提高频响特性；高温下能够减少应力的波动；结构简单；适于批量生产。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种多层压电陶瓷堆叠结构包括层叠设置的第一堆叠层和第二堆叠层，第一堆叠层和第二堆叠层均为材料层之间键合形成的复合材料堆叠层，包括：压电陶瓷芯片，表面镀有过渡金属层；镍电极层，表面镀有过渡金属层，镍电极层表面镀的过渡金属层与压电陶瓷芯片表面镀的过渡金属层通过金属键键合设置；其中，层叠设置的第一堆叠层和第二堆叠层通过预紧件紧固连接设置。

在第一种可能的实现方式中，第一堆叠层和第二堆叠层交替设置，第一堆叠层和第二堆叠层的结构相同，极性不同。

在第一种可能的实现方式中，过渡金属层为由电导率高的金及银中的一种通过磁控溅射构成的导电金属层。

结合上述可能的实现方式，压电陶瓷芯片表面镀的所述过渡金属层和所述镍电极层的表面镀的所述过渡金属层的材料均为金。

在第一种可能的实现方式中，预紧件为螺栓、压紧件及锁紧件中的至少一种。

在第一种可能的实现方式中，第一堆叠层和第二堆叠层均设置有螺栓通孔，预紧件为螺栓，层叠设置的第一堆叠层和第二堆叠层通过螺栓和螺栓通孔的配合进行紧固连接。

结合上述可能的实现方式，第一堆叠层和第二堆叠层直接刚性接触设置。

在第一种可能的实现方式中，镍电极层包括本体部和由本体部延伸出的突出部，本体部与压电陶瓷芯片完全重合，并与压电陶瓷芯片表面镀的过渡金属层通过金属键键合构成复合材料堆叠层。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种传感器，包括：敏感元件、转换元件和高温线缆，敏感元件及转换元件通过高温线缆电连接，敏感元件包括支架、设置于支架的质量块和多层压电陶瓷堆叠结构，该多层压电陶瓷堆叠结构为上述的多层压电陶瓷堆叠结构。

在第二种可能的实现方式中，预紧件包括支撑部和与支撑部连接的连接部，第一堆叠层和第二堆叠层位于支撑部的上方套设于连接部，预紧件固定于支架上，质量块套设在连接部位于第一堆叠层和第二堆叠层的上方。

与现有技术相比，本实用新型提供的多层压电陶瓷堆叠结构及传感器，镀有过渡金属层的压电陶瓷芯片与镀有过渡金属层的电极高压键合实现压电陶瓷芯片与电极化学结合，提高了第一堆叠层与第二堆叠层的刚性，第一堆叠层与第二堆叠层之间的连接也是通过预紧件实现锁紧，而非采取连接层或粘结剂等，因此整体提高了多层压电陶瓷堆叠结构的刚性。还有，本实用新型提供的多层压电陶瓷堆叠结构的第一堆叠层与第二堆叠层之间是通过刚性好的机械结构件来实现紧固锁紧，因此在高温环境下使用时也大大减小了应力波动的问题，故采用本实用新型提供的多层压电陶瓷堆叠结构的传感器的高温特性较佳。另外，本实用新型提供的多层压电陶瓷堆叠结构的结构简单适于批量生产。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施例提供的多层压电陶瓷堆叠结构的结构示意图。

图2是图1所示多层压电陶瓷堆叠结构的第一堆叠层的结构示意图。

图3是图1所示多层压电陶瓷堆叠结构的制造流程图。

图4是制造多层压电陶瓷堆叠结构过程中形成的第一堆叠层阵列的结构示意图。

图5是本实用新型实施例提供的传感器的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。