[发明专利]一种绝缘膜组合式石英压电传感器及其标定方法

权利要求书

1.一种绝缘膜组合式石英压电传感器，其特征在于，包括下层聚酰亚胺绝缘膜(1)和上层聚酰亚胺绝缘膜(2)，下层聚酰亚胺绝缘膜(1)和上层聚酰亚胺绝缘膜(2)之间设置有石英晶片(3)，石英晶片(3)的上下面布设铜箔引线(4)；下层聚酰亚胺绝缘膜(1)和上层聚酰亚胺绝缘膜(2)之间注入环氧树脂(5)粘结压实封装。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘膜组合式石英压电传感器，其特征在于，所述的石英晶片(3)的上下分别表面设置有先蒸汽沉积铬，再真空镀银的镀层(7)。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘膜组合式石英压电传感器，其特征在于，所述的镀层(7)的厚度不大于3μm。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘膜组合式石英压电传感器，其特征在于，所述的石英晶片(3)的厚度为0.2mm，直径20mm。

5.根据权利要求1所述的一种绝缘膜组合式石英压电传感器的标定方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一：将石英晶片(3)的负极面和正极面之间串联负载电阻R和示波器，得到压电传感器测量组件；

步骤二：将步骤一中得到的压电传感器测量组件中的石英晶片(3)的负极面紧贴于靶(8)的表面，用于测量靶(8)表面上的冲击波应力σ(t)随时间的变化；当冲击波应力σ(t)作用在石英晶片(3)电极时，由于压电效应，在测量电路中产生压电电流i(t)，压电电荷Q由下式计算

式中U(t)为负载电阻R上的压电电压信号；平面一维应变状态下的石英晶片(3)的压电方程为：

Q＝AKσ (2)

式中，A为电极面积，K为晶片压电系数，由实验标定给出，由(1)和(2)可得

通过测量压电电压信号，并对信号积分即可得到通过石英晶片3的冲击波波形；

靶(8)的正前方设置有弹射装置，所述的弹射装置包括飞行轨道(9)，飞行轨道(9)的一端设置有弹托(10)，弹托(10)上粘有飞片(11)，飞行轨道(9)的另一端连接激光测速器(12)；

步骤三：在Φ130mm轻气炮装置下，通过飞片(11)的速度w和材料来得到靶(8)中的不同冲击波平台压力σ；

1、当飞片(11)和靶(8)材料相同，称为对称碰撞，靶8中粒子速度u₂为飞片速度w的一半，即w/2；

2、当飞片(11)材料和靶(8)不同时，靶中粒子速度u₂采用下式计算

其中

上式中c和λ为材料的冲击Hugoniot参数，下标1和2分别对应飞片和靶；

由飞片的速度和材料的Hugoniot参数计算出靶中的粒子速度u₂，冲击波压力由下式计算

σ＝ρ₀₂(c₀₂+λ₂u₂)u₂ (6)

将(6)得到的平台压力带入(3)，由传感器测量的压电信号进行积分，最后得到每一炮实验的传感器动态压电灵敏度系数；取多次实验结果进行平均，得到压电传感器的动态压电系数。