一种层结构质量块及其制作方法、加速度传感器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及传感设备领域，公开了一种层结构质量块及其制作方法、加速度传感器及其制作方法。本发明专利技术的层结构质量块包括至少两个片层，两个片层在厚度方向上层叠设置；至少两个片层采用不同的热膨胀系数的材料制成。层结构质量块的综合热膨胀系数可以由各片层的厚度及热膨胀系数确定，这样方便技术人员通过现有的两种及两种以上的材料制作出一个层结构质量块来达到所预期的热膨胀系数，而不必依赖于寻找某一单一材料或制备合金材料来使其接近预期的热膨胀系数。本发明专利技术的加速度传感器的制作方法包括通过上述的制作方法制出综合热膨胀系数等于适配于预期膨胀系数的层结构质量块，再与其他元件组装得到本发明专利技术的加速度传感器。

Layer structure mass block and its manufacturing method, acceleration sensor and manufacturing method thereof

The invention relates to the field of sensing equipment, and discloses a layer structure mass block and a manufacturing method thereof, an acceleration sensor and a manufacturing method thereof. The layer structure mass block of the invention includes at least two layers, and the two lamellae are stacked on the upper layer of thickness; at least two lamellae are made of different thermal expansion coefficients. The comprehensive thermal expansion coefficient of the layer structure mass can be determined by the thickness of each layer and the coefficient of thermal expansion, so that it is convenient for technicians to produce a layer structure mass block to achieve the expected thermal expansion coefficient through the existing two and more than two kinds of material, without the need to find a single material or to prepare the gold metal material. To make it close to the expected thermal expansion coefficient. The method of making the acceleration sensor of the present invention includes making the comprehensive thermal expansion coefficient equal to the layer structure mass block suitable for the expected expansion coefficient by the manufacture method above, and then assembling the acceleration sensor of the invention with other components.

【技术实现步骤摘要】
一种层结构质量块及其制作方法、加速度传感器及其制作方法
本专利技术涉及传感设备领域，具体而言，涉及一种层结构质量块及其制作方法、加速度传感器及其制作方法。
技术介绍
加速度传感器在宽温区工作，由于温度的作用，传感器承受加速度冲击的范围随着温度的变化将发生变化。如果传感器结构整体随着温度的升高变得松弛，那么该传感器在高温下工作时的量程将变小，当受到较大冲击而超量程时，传感器可能发生脱落等失效情况。所以为了保证传感器性能随温度变化的稳定性，传感器整体结构的热稳定性至关重要。质量块是加速度传感器核心部件之一，要求其具有较大的质量进而产生较大的惯性力，在传感器有限空间内，质量块往往占据较大的空间。质量块的热膨胀系数对整体结构的热适配影响显著。设计工作在一定温度范围内的加速度传感器时，考虑整体结构的热适配问题时，由于其他零件的几何尺寸相对较小，并且材料特性要求高，为功能性材料，考虑改变这些零件解决热适配问题的可能性极小，所以通常考虑影响显著的质量块。在计算整体结构热适配问题时，功能性材料的尺寸及热膨胀系数确定，质量块的尺寸确定，即可据此计算出质量块的最佳热膨胀系数，以达到整体结构热适配良好。对于某一确定的热膨胀系数，确定相应的材料，并且要求该材料满足高温工作环境(比如常见的高温加速度传感器工作温度260℃、480℃、648℃、800℃+等)，同时密度满足设计要求。这样的材料很难找到。对于某型传感器的设计和制造，去配制这样的一种合金材料几乎不可能。因而，目前普遍采用的质量块是耐高温密度大的单一合金材料，并未考虑整体结构的热适配问题以及准确的材料热膨胀系数。这样的加速度传感器热适配性差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种层结构质量块，其具有较好的热适配性。本专利技术的另一目的在于提供一种层结构质量块的制作方法，其能够方便地令层结构质量块满足所需的热膨胀性能。本专利技术的另一目的在于提供一种加速度传感器的制作方法，其能够制作出整体热适配性较好的加速度传感器。本专利技术的再一目的在于提供一种加速度传感器，其具备较好的热适配性。本专利技术的实施例是这样实现的：一种层结构质量块，用于配置于加速度传感器中，层结构质量块包括：至少两个片层，两个片层在厚度方向上层叠设置；至少两个片层采用不同的热膨胀系数的材料制成，使层结构质量块在厚度方向上的综合热膨胀系数为：其中，Li为第i片层的厚度，φi(T)为在T温度下第i片层在厚度方向上的热膨胀系数，φ总为层结构质量块的综合热膨胀系数。在本专利技术的一种实施例中：至少两个片层采用不同密度的材料制成，使层结构质量块的综合密度为：其中，ρi(T)为第i片层在T温度下的密度，Vi为第i片层的体积，ρ总为层结构质量块的综合密度。在本专利技术的一种实施例中：层结构质量块包括两个片层，两个片层分别为第一片层和第二片层，第一片层的材质为FeCrNi基沉淀硬化型高温合金，第二片层的材质为钨金。在本专利技术的一种实施例中：第一片层与第二片层的厚度之比为6:4。在本专利技术的一种实施例中：第一片层与第二片层的体积之比为6:4。本专利技术提供的一种层结构质量块的制作方法，包括：将至少两个片层在厚度方向上层叠设置，至少两个片层在厚度方向上具有不同的热膨胀系数，使层结构质量块的综合热膨胀系数等于第一预设膨胀系数；其中，各片层热膨胀系数与综合热膨胀系数满足公式：其中Li为第i片层的厚度，φi(T)为在T温度下第i片层在厚度方向上的热膨胀系数，φ总为层结构质量块的综合热膨胀系数。在本专利技术的一种实施例中：至少两个片层采用不同密度的材料制成，使层结构质量块的综合密度为：并使综合密度处于预设密度范围内；其中，ρi(T)为第i片层在T温度下的密度，Vi为第i片层的体积，ρ总为层结构质量块的综合密度。本专利技术提供了一种加速度传感器的制作方法，包括：确定加速度传感器所需质量块的第一预设膨胀系数；将至少两个片层在厚度方向上层叠设置，得到层结构质量块；其中，至少两个片层具有不同的热膨胀系数，使层结构质量块的综合热膨胀系数等于第一预设膨胀系数，即φ总＝φ预；其中，φ总为层结构质量块的综合热膨胀系数，φ预为第一预设膨胀系数。在本专利技术的一种实施例中：将螺柱、敏感元件以及层结构质量块组装在一起；其中，第一预设膨胀系数、螺柱的热膨胀系数、敏感元件的热膨胀系数与综合热膨胀系数满足公式：其中，Li为第i片层的厚度，L螺柱为螺柱在层结构质量块的厚度方向上的尺寸，φ螺柱为螺柱在T温度下的热膨胀系数，L敏为敏感元件在层结构质量块的厚度方向上的尺寸，φ敏为敏感元件在T温度下的热膨胀系数。本专利技术提供了一种加速度传感器，其包括上述的层结构质量块。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例中用于加速度传感器的层结构质量块包括至少两个片层，两个片层在厚度方向上层叠设置；至少两个片层采用不同的热膨胀系数的材料制成。因此叠加而成的层结构质量块的综合热膨胀系数的介于各片层中最大的热膨胀系数和最小的热膨胀系数之间，综合热膨胀系数可以由各片层的厚度及热膨胀系数确定，即这样方便技术人员通过现有的两种及两种以上的材料制作出一个层结构质量块来达到所预期的热膨胀系数(第一预设膨胀系数)，而不必依赖于寻找某一单一材料或制备合金材料来使其接近预期的热膨胀系数。因此该层结构质量块热适配性好。本专利技术实施例的加速度传感器采用了上述的层结构质量块，在制作加速度传感器时，先确定加速度传感器的质量块所需的较佳热膨胀系数(即第一预设膨胀系数)，再通过将至少两个不同热膨胀系数片层在厚度方向上层叠设置的方式制备层结构质量块，通过调整各片层厚度和材料选择，使层结构质量块的综合热膨胀系数等于该第一预设膨胀系数，因此加速度传感器的整体热适配性较佳。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术具体实施方式中层结构质量块的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中层结构质量块第一视角的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中层结构质量块第二视角的结构示意图；图4为本专利技术实施例2中层结构质量块的结构示意图；图5为本专利技术实施例1中加速度传感器的局部结构示意图。图标：10-层结构质量块；100-层结构质量块；110-第一片层；120-第二片层；200-层结构质量块；210-第一片层；220-第二片层；230-第三片层；300-加速度传感器；310-螺柱；320-敏感元件；330-螺母。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层结构质量块，用于配置于加速度传感器中，其特征在于：所述层结构质量块包括至少两个片层，两个所述片层在厚度方向上层叠设置；至少两个所述片层采用不同的热膨胀系数的材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种层结构质量块，用于配置于加速度传感器中，其特征在于：所述层结构质量块包括至少两个片层，两个所述片层在厚度方向上层叠设置；至少两个所述片层采用不同的热膨胀系数的材料制成。2.根据权利要求1所述的层结构质量块，其特征在于：至少两个所述片层采用不同密度的材料制成。3.根据权利要求1或2所述的层结构质量块，其特征在于：所述层结构质量块包括两个所述片层，两个所述片层分别为第一片层和第二片层，所述第一片层的材质为FeCrNi基沉淀硬化型高温合金，所述第二片层的材质为钨金。4.根据权利要求3所述的层结构质量块，其特征在于：所述第一片层与所述第二片层的厚度之比为6:4。5.根据权利要求4所述的层结构质量块，其特征在于：所述第一片层与所述第二片层的体积之比为6:4。6.一种层结构质量块的制作方法，其特征在于，包括：将至少两个片层在厚度方向上层叠设置，至少两个所述片层具有不同的热膨胀系数，使所述层结构质量块的综合热膨胀系数等于第一预设膨胀系数；其中，各片层热膨胀系数与所述综合热膨胀系数满足公式：其中Li为第i片层的厚度，φi(T)为在T温度下所述第i片层在厚度方向上的热膨胀系数，φ总为所述层结构质量块的综合热膨胀系数。7.根据权利要求6所述的层结构质量块的制作方法，其特征在于：所述至少两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：田亚铃，李吉，淡俊杰，李柏林，李刚俊，郭成操，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：四川,51