基于智能材料的谐振式传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于智能材料的谐振式传感器，包括谐振元件(1)、激励线圈(2)、敏感体(5)、壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)、占位圆柱(11)以及感测件(14)；谐振元件(1)输出力和位移并作用于敏感体(5)，敏感体(5)输出第一检测信号；感测件(14)感测到外界物理量的变化使得谐振元件(1)的固有频率发生变化时，谐振元件(14)输出的力和位移发生变化，敏感体输出第二检测信号，从而实现不同物理量的检测。本发明专利技术创新性地使用智能材料作为谐振元件和敏感体，将被测量直接转化为敏感体的输出，提高了传感器的灵敏度、结构紧凑度和传感精度。

Resonant Sensor Based on Smart Materials

【技术实现步骤摘要】
基于智能材料的谐振式传感器
本专利技术涉及检测传感器
，具体地，涉及一种基于智能材料的谐振式传感器。
技术介绍
谐振式传感器通过被测量调制谐振元件的谐振频率、幅值或者相位进行测量。谐振式传感器具有大的动态范围，很高的灵敏度、重复性和很小的滞后。利用谐振式传感器进行精密传感成为一个很有潜力的领域。专利文献CN208902313U公开了一种谐振式压力传感器，包括硅晶圆，薄膜部分，谐振部分，谐振部分固定点，背孔，盖帽，吸气剂层，支撑硅层，埋层氧化层，顶层硅薄膜，多晶硅薄膜和氧化层薄膜交替淀积膜；SOI晶圆是由顶层硅薄膜、埋层氧化层和支撑硅层组成；以硅晶圆或是SOI晶圆作为衬底，形成谐振式压力传感器的薄膜部分，或者在SOI晶圆衬底上由顶层硅薄膜和多晶硅薄膜和氧化层薄膜交替淀积膜，形成谐振式压力传感器的薄膜部分。一种谐振式压力传感器的制作工艺，谐振部分是通过淀积外延/多晶硅层实现的，衬底通过刻蚀工艺形成流体进入到薄膜的通道-谐振式压力传感器的背孔。但该谐振式传感器加工复杂、成本高。专利文献CN105203234B公开了一种谐振式压力传感器。该包括：传感器本体，在该传感器本体的底部形成压力敏感膜；在该压力敏感膜上形成有两谐振器-第一谐振器和第二谐振器，其中，该两谐振器具有相同的固有频率，且两者对作用于压力敏感膜上的压力P的灵敏度大小相等，第一谐振器位于压力敏感膜的中央位置，第二敏感膜位于压力敏感膜的边缘位置，但该设计检测量单一。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于智能材料的谐振式传感器。根据本专利技术提供的一种基于智能材料的谐振式传感器，包括谐振元件1、激励线圈2、敏感体5、壳体7、前端盖8、后端盖10、占位圆柱11以及感测件14；所述壳体7、前端盖8、后端盖10围成容纳空间16；谐振元件1、敏感体5、感测件14依次设置在容纳空间16中，感测件14延伸至前端盖8的外侧；占位圆柱11设置在容纳空间16中并设置在谐振元件1的外侧；激励线圈2缠绕在谐振元件1上；谐振元件1和敏感体5为同一元件或不同元件。优选地，包括导磁后盖9、永磁体13、碟簧15；导磁后盖9设置在谐振元件1与后端盖10之间；导磁后盖9分别与谐振元件1与后端盖10接触连接；永磁体13设置在谐振元件1和占位圆柱11之间并设置在导瓷后盖9上；碟簧15设置在前端盖8和感测件14之间；碟簧15的两端分别与前端盖8和感测件14紧固连接。优选地，还包括感测体4和球形外壳12；感测体4与感测件14紧固连接；感测体4和球形外壳12共同围成球形；壳体7、前端盖8、后端盖10设置在感测体4和球形外壳12的内部。优选地，还包括传导件6，传导件6采用隧道磁阻材料；传导件6设置在占位圆柱11和感测件14之间并与敏感体5间隙连接。优选地，还包括感测体4和球形外壳12；感测体4与感测件14紧固连接；感测体4和球形外壳12共同围成球形；壳体7、前端盖8、后端盖10设置在感测体4和球形外壳12的内部。优选地，还包括感应线圈3。优选地，还包括导磁后盖9、永磁体13、碟簧15；导磁后盖9设置在谐振元件1与后端盖10之间；导磁后盖9分别与谐振元件1与后端盖10接触连接；永磁体13设置在谐振元件1和占位圆柱11之间并设置在导瓷后盖9上；碟簧15设置在前端盖8和感测件14之间；碟簧15的两端分别与前端盖8和感测件14紧固连接。根据本专利技术提供的一种基于智能材料的谐振式传感器，包括谐振元件1、感应线圈3、敏感体5、壳体7、前端盖8、后端盖10、占位圆柱11以及感测件14；壳体7、前端盖8、后端盖10围成容纳空间16；谐振元件1、敏感体5、感测件14依次设置在容纳空间16中，感测件14延伸至前端盖8的外侧；占位圆柱11设置在容纳空间16中并设置在谐振元件1的外侧；感应线圈3缠绕在敏感体5上；谐振元件1和敏感体5为同一元件或不同元件。优选地，还包括感测体4、导磁后盖9和球形外壳12；导磁后盖9设置在谐振元件1与后端盖10之间；导磁后盖9分别与谐振元件1与后端盖10接触连接；感测体4与感测件14紧固连接；感测体4和球形外壳12共同围成球形；壳体7、前端盖8、后端盖10设置在感测体4和球形外壳12的内部。优选地，谐振元件1、敏感体5的材质采用如下任一种组合：-谐振元件1为压电材料，敏感体5为压电材料；-谐振元件1为压电材料，敏感体5为磁致伸缩材料；-谐振元件1为磁致伸缩材料，敏感体5为压电材料；-谐振元件1为磁致伸缩材料，敏感体5为磁致伸缩材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、将被测量的物理量直接转化为敏感体的输出，降低了加工难度和成本。2、能够实现多种物理量的测量。3、提高了传感器的灵敏度、结构紧凑度和传感精度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例的结构示意图；图2为实施例的结构示意图；图3为实施例的结构示意图；图4为实施例的结构示意图图5为实施例的结构示意图；图6为实施例的结构示意图；图7为实施例的结构示意图图8为实施例的结构示意图；图9为实施例的结构示意图；图10为实施例的结构示意图图11为实施例的结构示意图；图12为实施例的结构示意图；图13为实施例的结构示意图图14为实施例的结构示意图；图15为实施例的结构示意图；图16为实施例的结构示意图图17为实施例的结构示意图；图18为实施例的结构示意图。图中示出：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的一种基于智能材料的谐振式传感器，谐振元件1在固有频率同频的激励下输出力和位移并作用于敏感体5，敏感体5输出第一检测信号；感测件14感受到外界物理量的变化使谐振元件1的固有频率发生变化时，谐振元件1输出的力和位移发生变化，促使敏感体5输出第二检测信号，通过获得敏感体5输出的不同的检测信号从而实现介质物理量的检测。包括谐振元件1、激励线圈2、敏感体5、壳体7、前端盖8、后端盖10、占位圆柱11以及感测件14；壳体7、前端盖8、后端盖10围成容纳空间16；谐振元件1、敏感体5、感测件14依次设置在容纳空间16中，感测件14延伸至前端盖8的外侧；占位圆柱11设置在容纳空间16中并包围在谐振元件1的外侧；激励线圈2设置在谐振元件1上，谐振元件1和敏感体5为同一元件或不同元件。当激励线圈2输入Ie时，谐振元件1输出力和位移作用于敏感体5，敏感体5输出第一检测信号；当感测件14接触被测物体时驱使谐振元件1输出不同的力和位移作用于敏感体5，此时敏感体5输出第二检测信号。实施例一：谐振元件1为磁致伸缩材料的谐振元件，敏感体5为压电材料的谐振元件，如图1所示，给激励线圈2通激励电流Ie，谐振元件1在激励线圈2的作用下产生高频振动，振动频率为其固有频率，振动力作用在压电材料5上使其产生感应电压V；当感测件14接触到外界介质，感测件14受到外界介质的作用，驱使谐振元件1的固有频率变化，此时，敏感体5的感应电压V发生变化，通过获得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能材料的谐振式传感器，其特征在于，包括谐振元件(1)、激励线圈(2)、敏感体(5)、壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)、占位圆柱(11)以及感测件(14)；所述壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)围成容纳空间(16)；谐振元件(1)、敏感体(5)、感测件(14)依次设置在容纳空间(16)中，感测件(14)延伸至前端盖(8)的外侧；占位圆柱(11)设置在容纳空间(16)中并设置在谐振元件(1)的外侧；激励线圈(2)设置在谐振元件(1)上；谐振元件(1)和敏感体(5)为同一元件或不同元件。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能材料的谐振式传感器，其特征在于，包括谐振元件(1)、激励线圈(2)、敏感体(5)、壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)、占位圆柱(11)以及感测件(14)；所述壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)围成容纳空间(16)；谐振元件(1)、敏感体(5)、感测件(14)依次设置在容纳空间(16)中，感测件(14)延伸至前端盖(8)的外侧；占位圆柱(11)设置在容纳空间(16)中并设置在谐振元件(1)的外侧；激励线圈(2)设置在谐振元件(1)上；谐振元件(1)和敏感体(5)为同一元件或不同元件。2.根据权利要求1所述的基于智能材料的谐振式传感器，其特征在于，还包括导磁后盖(9)、永磁体(13)、碟簧(15)；导磁后盖(9)设置在谐振元件(1)与后端盖(10)之间；导磁后盖(9)分别与谐振元件(1)与后端盖(10)接触连接；永磁体(13)设置在谐振元件(1)和占位圆柱(11)之间并设置在导瓷后盖(9)上；碟簧(15)设置在前端盖(8)和感测件(14)之间；碟簧(15)的两端分别与前端盖(8)和感测件(14)紧固连接。3.根据权利要求2所述的基于智能材料的谐振式传感器，其特征在于，还包括感测体(4)和球形外壳(12)；感测体(4)与感测件(14)紧固连接；感测体(4)和球形外壳(12)共同围成球形；壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)设置在感测体(4)和球形外壳(12)的内部。4.根据权利要求1所述的基于智能材料的谐振式传感器，其特征在于，还包括传导件(6)，传导件(6)采用隧道磁阻材料；传导件(6)设置在占位圆柱(11)和感测件(14)之间并与敏感体(5)间隙连接。5.根据权利要求4所述的基于智能材料的谐振式传感器，其特征在于，还包括感测体(4)和球形外壳(12)；感测体(4)与感测件(14)紧固连接；感测体(4)和球形外壳(12)共同围成球形；壳体(7)、前端盖(8)、后端盖(10)设置在感测体(4)和球形外壳(12)的内部。6.根据权利要求1所述的基于智能材料的谐振式传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，刘鲁楠，杨诣坤，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31