[发明专利]一种环形剪切压电加速度传感器结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种环形剪切压电加速度传感器结构及其制作方法，该环形剪切压电加速度传感器结构包括有一底座、一圆环体状的形状记忆合金和至少一压电晶体，所述底座的顶面中央处形成有一垂直于所述底座的安装柱，所述安装柱与底座连接处形成有限位结构；所述形状记忆合金外套于所述安装柱上，所述安装柱的外表面与形状记忆合金的内表面之间形成有间隙；所述压电晶体设置于所述安装柱与形状记忆合金之间，压电晶体的内表面和外表面均为圆弧面，所述压电晶体的内表面与所述安装柱的外表面贴合，所述压电晶体的外表面与所述形状记忆合金的内表面贴合，利用形状记忆合金受力收缩将压电晶体紧固在所述安装柱上。

技术领域

本发明涉及振动测量技术领域，尤其涉及一种适用于高G值冲击加速度测量的环形剪切压电加速度传感器结构及其制作方法。

背景技术

冲击加速度测量作为振动测量的一个分支，目前需求越来越旺盛。冲击加速度传感器作为测量冲击加速度位移手段经历了多年的发展。国内冲击加速度研究起步较晚，由于工艺等各方面因素导致国内冲击传感器性能远远落后于国外产品。

压电传感器作为加速度传感器一个大类其主要的结构形式有以下两大类，压缩型和剪切型。压缩型由于采用压缩结构，传感器横向灵敏度较大。剪切型由于敏感材料极化晶向原因，对横向加速度不敏感具有较小的横向灵敏度。因此对比两种压电传感器结构，剪切型性能优于压缩型。剪切结构可以细分为平板剪切、环形剪切、三角剪切，每种剪切结构都有自身的特点。平板剪切结构将基座加工为平板装，平板装结构容易受到振动或者冲击影响使传感器输出异常。环形剪切结构因为紧固方式特殊，此种类型传感器因为种种原因很少见诸于应用。三角剪切结构在国外压电加速度传感器应用较多，三角剪切结构需要压电陶瓷、配重块、记忆紧固装置等组合在一起形成传感器。此种类型的剪切结构是三种剪切结构中最复杂的一种，结构件多、传感器刚度以及强度难以保证。

然而，冲击加速度测量对传感器结构强度要求非常高，由于传感器刚度以及强度难以保证的原因，许多传感器在承受高冲击加速度时候损坏甚至是瓦解，进而无法保证测量的准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提高压电传感器的刚度和结构强度、增加传感器结构的可靠性的环形剪切压电加速度传感器结构及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

一种环形剪切压电加速度传感器结构，其包括有一底座、一圆环体状的形状记忆合金和至少一压电晶体，所述底座的顶面中央处形成有一垂直于所述底座的安装柱，所述安装柱与底座连接处形成有限位结构；所述形状记忆合金外套于所述安装柱上，所述安装柱的外表面与形状记忆合金的内表面之间形成有间隙；所述压电晶体设置于所述安装柱与形状记忆合金之间，压电晶体的内表面和外表面均为圆弧面，所述压电晶体的内表面与所述安装柱的外表面贴合，所述压电晶体的外表面与所述形状记忆合金的内表面贴合，利用形状记忆合金受力收缩将压电晶体紧固在所述安装柱上。

优选地，所述安装柱和形状记忆合金各焊接有一导线。

优选地，所述限位结构为定位台阶。

优选地，所述形状记忆合金为单程形状记忆合金。

优选地，所述压电晶体的数量为2个。

优选地，所述底座采用钛合金棒料制备。

本发明还提供了一种环形剪切压电加速度传感器结构的制作方法，其包括有步骤：

S1：制备底座，该底座的顶面中央处形成有一垂直于所述底座的安装柱，所述安装柱与底座连接处形成有限位结构；

S2：制备圆环体状的形状记忆合金；