一种基于挠曲电效应的三维流速变化率传感器及测量方法技术

一种基于挠曲电效应的三维流速变化率传感器及测量方法，该传感器包括L状三维主体元件和球状绝缘材料，所述L状三维主体元件包括绝缘层、电极层、挠曲电材料层，多层叠加，空余部分用绝缘黏性材料填充，电极层与电荷放大器相连接，电荷放大器的输出端与信号处理、显示、存储模块相连接；测量流速变化率时，三维流场内流体冲击球状绝缘材料，使得L状三维主体元件各层发生形变，挠曲电材料层在其挠度方向产生了应变梯度，产生四组极化电荷，经电极层传递至电荷放大器，经处理实时的显示三维流速变化率；本发明专利技术传感器体积微小，对流场影响极小，无需对挠曲电材料层供电，具有无外加质量块、量程宽、实时性良好、直接测量、精度高、结构简单等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种基于挠曲电效应的三维流速变化率传 感器及测量方法。
技术介绍
现有的流量、流速测量技术中，大多采用电磁测量技术、激光测量技术。而除了流 速测量，流速变化率的实时监测也在军事、生活中有着重要的应用，如：飞机蒙皮在飞机飞 行中，来流速度发生变化，蒙皮受到的力发生变化，飞机飞行受到影响；通过石油管道输送 石油时，石油流速变化，石油对管道的冲击力不同，给管道造成的伤害不同；汽车高速行驶 时，侧风风速变化率对汽车行驶有着严重的影响。现有的流速变化率测量手段主要基于流 量测量、流速测量，通过对流量、流速测量结果进行数字化-差分-计算等步骤来计算得到 流速变化率。该方法具有计算繁琐、结构复杂、精度较低等缺点，并且不能实现实时监测。 现有的基于压电材料的压电式加速度传感器在测量加速度的装置中得到了广泛 的应用。但压电式加速度传感器需在压电晶体上放置一个质量块，并且为了隔离试件的任 何应变传送到压电元件上去，一般要加厚基座或选用由刚度较大的材料来制造，壳体和基 座的重量差不多占传感器重量的一半，实际有效部件所占重量较小，且压电材料作为一种 含重金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于挠曲电效应的三维流速变化率传感器，其特征在于：包括L状三维主体元件(1)，所述L状三维主体元件(1)一端固结于基体上，另一端连接球状绝缘材料(2)，L状三维主体元件(1)包括L状中空腔体绝缘层(3)，贯穿设置在L状中空腔体绝缘层(3)内部的挠曲电材料层(3‑1)，其中挠曲电材料层(3‑1)的长度、宽度和高度均小于L状中空腔体绝缘层(3)中空腔体的长度、宽度和高度；在靠近球状绝缘材料(2)一端的L状中空腔体绝缘层(3)内部一段，L状中空腔体绝缘层(3)与挠曲电材料层(3‑1)之间的间隙的四个面设置有两对电极层，分别为上下相对的Z电极层对(3‑2)和左右相对的Y电极层对(3‑3)，所述Z电...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘开园，徐明龙，张舒文，申胜平，冯勃，邵恕宝，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61