一种压电式光声光谱传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种压电式光声光谱传感器，包括电荷放大器、PVDF压电膜片组件和与之共振耦合的谐振管组件；所述PVDF压电膜片组件设于所述谐振管组件的两侧，所述谐振管组件上设有缝隙，所述PVDF压电膜片组件与所述缝隙相对；所述电荷放大器与所述PVDF压电膜片组件连接。本实用新型专利技术的目的是提供一种压电式光声光谱传感器，采用PVDF压电薄膜片组件替换石英增强光声光谱中的音叉或者悬臂梁式光声光谱中的悬臂梁，振动的声波带动压电膜片的振动产生压电作用从而生成电信号。这种方式解决了石英增强光声光谱制作难度大要求高的问题，PVDF自身优越的压电转换系数大大提高了光声信号，同时由于膜片自身共振频率较低也降低了系统的工作频率。

A piezoelectric photoacoustic spectrum sensor

【技术实现步骤摘要】
一种压电式光声光谱传感器
本技术涉及气体传感器
，具体涉及一种压电式光声光谱传感器。
技术介绍
随着工业和科学技术的发展，工业生产生活中对气体检测的要求越来越高，传统方法中如吸收法、燃烧法、色谱法、光谱法等已不能满足要求。光声光谱技术拥有便携实用，非侵入检测，快检测速度，高选择性，高灵敏度，低检测限，宽动态范围，长期稳定，可同时测多种气体等能力特点，这使得该方法成为研究热点并成功应用于气体分析领域。目前常见的光声光谱声压传感器有多种形式。传统检测方式采用各种形式的麦克风，如驻极体式和MEMS式麦克风；目前研究较为广泛的石英增强光声光谱使用具有高品质因子的石英音叉，然而石英音叉体积微小不易组装，频率响应过高，叉股间距微小对光束要求极高，且其压电系数有限，这些问题限制了石英增强光声光谱的发展和推广。PVDF压电薄膜是一种新型高分子压电材料，其柔软质轻高韧度的特点可以制成各种形状和厚度的元件；与传统的石英和陶瓷压电材料相比，PVDF压电薄膜具有频响宽、动态范围大、转换灵敏度高、电压输出高、机械强度高、声学阻抗易匹配等特点，在力学声学测量等
应用广泛。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种压电式光声光谱传感器，采用PVDF压电薄膜片组件替换石英增强光声光谱中的音叉或者悬臂梁式光声光谱中的悬臂梁，振动的声波带动压电膜片的振动产生压电作用从而生成电信号。这种方式解决了石英增强光声光谱制作难度大要求高的问题，PVDF自身优越的压电转换系数大大提高了光声信号，同时由于膜片自身共振频率较低也降低了系统的工作频率。本技术提供了如下的技术方案：一种压电式光声光谱传感器，包括电荷放大器、PVDF压电膜片组件和与之共振耦合的谐振管组件；所述PVDF压电膜片组件设于所述谐振管组件的两侧，所述谐振管组件上设有缝隙，所述PVDF压电膜片组件与所述缝隙相对；所述电荷放大器与所述PVDF压电膜片组件连接。优选的，所述PVDF压电膜片组件包括两个相对设置的压电膜片或单一U形膜片。优选的，所述谐振管组件包括两个谐振管或单一开孔式谐振管。优选的，两个所述压电膜片分别设于所述谐振管组件的两侧，两个所述压电膜片与所述缝隙相对。优选的，其中一个所述压电膜片的底部设有第一引脚与第二引脚，另一个所述压电膜片的底部设有与所述第一引脚以及所述第二引脚相对的第三引脚以及第四引脚，所述第一引脚与所述第四引脚连接，所述第二引脚与所述第三引脚均与所述电荷放大器连接。优选的，所述单一U形膜片包括两个相对设置的侧部与连接两个所述侧部的连接部，所述谐振管组件设于两个所述侧部之间。优选的，两个所述侧部的一端分别与所述连接部的两端连接，两个所述侧部的另一端分别设有第五引脚与第六引脚，所述第五引脚与所述第六引脚均与所述电荷放大器连接。优选的，两个所述谐振管共轴，两个所述谐振管相对的一端之间设有所述缝隙。优选的，所述单一开孔式谐振管的管侧设有两个相对的孔缝，所述孔缝与所述PVDF压电膜片组件相对。本技术的有益效果是：使用压电转换系数更高的PVDF压电薄膜组件作为声电转换器代替石英增强光声光谱中的石英音叉，增强了声电转换效率，降低了系统共振频率，同时解决了石英增强光声光谱中对零部件和组装要求标准高，激光光束要求高等问题；采用单一U形膜片以更有效的包围谐振管组件的缝隙，从而最有效的接收声压信号。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1是本技术结构示意图；图2是压电膜片与单一开孔式谐振管耦合示意图；图3是单一U形膜片与谐振管耦合示意图；图中标记为：1.压电膜片；2.单一U形膜片；3.谐振管；4.单一开孔式谐振管；5.第一引脚；6.第二引脚；7.第三引脚；8.第四引脚；9.第五引脚；10.第六引脚；11.孔缝。具体实施方式如图1-图3所示，一种压电式光声光谱传感器，包括电荷放大器、PVDF压电膜片组件和与之共振耦合的谐振管组件；PVDF压电膜片组件设于谐振管组件的两侧，谐振管组件上设有缝隙，PVDF压电膜片组件与缝隙相对；电荷放大器与PVDF压电膜片组件连接；使用压电转换系数更高的PVDF压电膜片组件作为声电转换器代替石英增强光声光谱中的石英音叉，增强了声电转换效率，降低了系统共振频率，同时解决了石英增强光声光谱中对零部件和组装要求标准高，激光光束要求高等问题；具体的，PVDF压电膜片组件包括两个相对设置的压电膜片1或单一U形膜片2；谐振管组件包括两个谐振管3或单一开孔式谐振管4。如图1所示，两个压电膜片1竖直相对固定，两个压电膜片1之间设有一定距离用于激光束穿过以及设置谐振管3组件，两个压电膜片1分别设于谐振管3组件的两侧，两个谐振管3共轴，两个谐振管3相对的一端之间设有缝隙，声波由此传至压电膜片1从而带动压电膜片1振动产生压电作用从而产生电信号，两个压电膜片1与缝隙相对；其中一个压电膜片1的底部设有第一引脚5与第二引脚6，另一个压电膜片1的底部设有与第一引脚5以及第二引脚6相对的第三引脚7以及第四引脚8，第一引脚5与第四引脚8连接使得两个压电膜片1串联，第二引脚6与第三引脚7均与电荷放大器连接；再将整个装置固定地密封于金属检测池中即可，具体的，缝隙大小与相对压电膜片1的高度以及距离根据压电膜片1自身的振动频率进行调整，使得PVDF压电膜片1的共振与谐振管3的共振匹配耦合，以有效提高信号水平。如图3所示，单一U形膜片2包括两个相对设置的侧部与连接两个侧部的连接部，谐振管3组件设于两个侧部之间，两个侧部的一端分别与连接部的两端连接，采用单一U形膜片2更有效的包围谐振管3的缝隙，使得最有效的接收声压信号；两个侧部的另一端分别设有第五引脚9与第六引脚10，第五引脚9与第六引脚10均与电荷放大器连接。如图2所示，单一开孔式谐振管4的管侧设有两个相对的孔缝11，孔缝11与PVDF压电膜片组件相对，采用单一开孔式谐振管4，相比于采用两个谐振管3，更容易安装与控制。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电式光声光谱传感器，其特征在于，包括电荷放大器、PVDF压电膜片组件和与之共振耦合的谐振管组件；所述PVDF压电膜片组件设于所述谐振管组件的两侧，所述谐振管组件上设有缝隙，所述PVDF压电膜片组件与所述缝隙相对；所述电荷放大器与所述PVDF压电膜片组件连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电式光声光谱传感器，其特征在于，包括电荷放大器、PVDF压电膜片组件和与之共振耦合的谐振管组件；所述PVDF压电膜片组件设于所述谐振管组件的两侧，所述谐振管组件上设有缝隙，所述PVDF压电膜片组件与所述缝隙相对；所述电荷放大器与所述PVDF压电膜片组件连接。


2.根据权利要求1所述的一种压电式光声光谱传感器，其特征在于，所述PVDF压电膜片组件包括两个相对设置的压电膜片或单一U形膜片。


3.根据权利要求1所述的一种压电式光声光谱传感器，其特征在于，所述谐振管组件包括两个谐振管或单一开孔式谐振管。


4.根据权利要求2所述的一种压电式光声光谱传感器，其特征在于，两个所述压电膜片分别设于所述谐振管组件的两侧，两个所述压电膜片与所述缝隙相对。


5.根据权利要求4所述的一种压电式光声光谱传感器，其特征在于，其中一个所述压电膜片的底部设有第一引脚与第二引脚，另一个所述压电膜片的底部设...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毓旺，
申请(专利权)人：南京无书化工有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32