一种超高频动态压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种超高频动态压力传感器，涉及传感器技术领域，该传感器包括压力传感器外壳、输出插座和压力筒，输出插座和压力筒分别固定设置在压力传感器外壳的两端，压力筒内从上至下依次设置有两片压电石英晶体片，两片所述压电石英晶体片之间设置有金属导电片电极，所述压力筒的端部通过工装固定设置有膜片。本申请所提供的高频动态压力传感器采用17

【技术实现步骤摘要】
一种超高频动态压力传感器


[0001]本专利技术涉及传感器
，特别涉及一种超高频动态压力传感器。

技术介绍

[0002]频率指标是压电压力传感器的一个重要指标，爆炸爆破能量的数据要依靠压力传感器测试，对新型武器装备、弹药性能的威力评估都需要依靠压力指标评估，如果使用的压力传感器频率指标不高，则所测试的有用压力值会受限，误差甚至会大于50％。在需要得到超高频动态压力信号的场合(如炮膛压力、核爆化爆)测试，普通频率的压力传感器不能满足其需要。要提高频率响应，就必须在结构与生产工艺上取得突破，重点是提高传感器敏感端的刚度，刚性差，频率范围就无法突破，为此，研发出性能更加优秀的特高频动态压力传感器来满足测试需求已迫在眉睫。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种超高频动态压力传感器。
[0004]具体技术方案如下：
[0005]一种超高频动态压力传感器，包括压力传感器外壳、输出插座和压力筒，所述输出插座固定设置在压力传感器外壳的一端，所述压力筒固定设置在压力传感器外壳的另一端，所述压力筒内从上至下依次设置有两片压电石英晶体片，两片所述压电石英晶体片之间设置有金属导电片电极，所述压力筒的端部通过工装固定设置有膜片，所述膜片与压电石英晶体片相抵，所述压力筒的端部边缘设置有螺纹，外部被测构件通过螺纹与压力传感器相连。
[0006]优选的，所述压力筒的直径为Φ3mm～Φ5mm。
[0007]优选的，所述压力传感器外壳为高强度不锈钢材料。r/>[0008]优选的，所述压力筒与压力传感器外壳焊接一体。
[0009]优选的，所述压电石英晶体片等大。
[0010]优选的，所述输出插座外部设置有聚四氟乙烯绝缘层。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0012](1)本申请所提供的传感器包括压力传感器外壳、输出插座和压力筒，输出插座和压力筒分别固定设置在压力传感器外壳的两端，压力筒内从上至下依次设置有两片压电石英晶体片，两片所述压电石英晶体片之间设置有金属导电片电极，所述压力筒的端部通过工装固定设置有膜片。本申请所提供的高频动态压力传感器采用17
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4高强度不锈钢配以精致小巧的结构，确保了刚度的提高，可以达到高频率范围，实现了高频动态压力传感器的设计初衷。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一种超高频动态压力传感器的结构示意图；
[0014]图2为本专利技术一种超高频动态压力传感器爆炸测试时域图；
[0015]图3为本专利技术一种超高频动态压力传感器爆炸测试频域图。
[0016]图中，1
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压力传感器外壳，2
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输出插座，3
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压力筒，31
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膜片，32
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输出插座，33
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金属导电片电极，4
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螺纹。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0018]本专利技术公开了一种超高频动态压力传感器，如图1所示，包括压力传感器外壳1、输出插座32和压力筒3，本申请中的压力传感器外壳1为高强度不锈钢材料。输出插座32固定设置在压力传感器外壳1的一端，且输出插座32外部设置有聚四氟乙烯绝缘层。因为压力传感器采用的敏感元件压电晶体是高绝缘材料，所以输出插座32绝缘层是采用聚四氟乙烯塑料，引出线采用铍青铜插孔针挤压完成。压力筒3固定设置在压力传感器外壳1的另一端，优选的，压力筒3与压力传感器外壳1焊接一体。压力筒3内从上至下依次设置有两片压电石英晶体片，压电石英晶体片等大，且大小均为Φ2.5mm
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0.5mm。优选的，压力筒3的直径为Φ3mm～Φ5mm，进一步优选的，压力筒3直径为Φ4mm。两片压电石英晶体片之间设置有金属导电片电极33，压力筒3的端部通过工装固定设置有膜片31，膜片31与压电石英晶体片相抵，压力筒3的端部边缘设置有螺纹4，外部被测构件通过螺纹4与压力传感器相连，螺纹4是用于传感器使用时与被测构件连接，螺纹4是采用M10
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1。
[0019]制作方法：
[0020]本申请所提供的一种超高频动态压力传感器的压力传感器外壳1由高强度不锈钢材料生产，压力传感器外壳1与压力筒3相连，压力筒3直径为Φ4mm，压力筒3和压力传感器外壳1焊接形成一体。压力筒3内放置有两片Φ2.5mm
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0.5mm的压电石英晶体片，两片压电石英晶体片中间有金属导电片引出电极。膜片31通过工装与压力筒3挤压成整体，装配好的传感器沿膜片31圆周方向焊接，形成一只完整的压力传感器。
[0021]工作原理：
[0022]当沿传感器轴线方向传来的压力冲击波撞击传感器膜片31，膜片31受压变形，挤压压电晶体，压电晶体产生电荷(Q)，这就是压电效应，利用压电效应，我们就可以做出压电压力传感器。压力传感器主要的指标是灵敏度和频率响应，灵敏度是反映该传感器在单位爆炸压力(MPa)时输出的电荷量(Q)，它的灵敏度是可以通过改变晶体片数量和尺寸得到。频率响应反映的是压力传感器接收信号的快慢，以(KHz)表示。
[0023]测试方法：
[0024]1、谐振频率测试
[0025]对高频动态压力传感器进行频率测试，本申请采用小火药爆炸检测谐振频率的方法，该方法测试是：将被测传感器夹持，传感器输出线与高频数据采集系统相连，爆炸产生的瞬态压力传递给数据采集系统。通过高频电荷放大器或宽频恒流适配器，高速数据采集器得到。如图2所示时域后延无晃动，上升沿约2μS，如图3所示，频谱图表示谐振频率大于400KHz，将测试结果曾经与中国航天102计量站检测结果相对比，测试结论相同。该测试方
法是一大突破，用数万元的数据采集系统代替上千万且体积庞大的激波管压力传感器动态测试装置。
[0026]2、灵敏度测试
[0027]为了同步爆炸的动态基理，我们对压力传感器的灵敏度全部采用液压动态测试，其方法为，采用液压动载法，用力锤敲击活塞，取五组数据，通过最小二乘计算得到灵敏度和线性度。标准传感器采用压阻型，测试值直接进数据采集器，被测传感器根据类型，信号进电荷放大器或恒流适配器，其输出值进入数据采集器，二组数据由数据采集器计算得到被测传感器灵敏度。
[0028]本制作方法所得的超高频动态压力传感器主要技术指标有：
[0029]电荷灵敏度：20pC/MPa
[0030]谐振频率：＞400KHz
[0031]温度范围：
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20℃
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+200℃
[0032]量程：0.1MPa
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400MPa
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高频动态压力传感器，其特征在于：包括压力传感器外壳、输出插座和压力筒，所述输出插座固定设置在压力传感器外壳的一端，所述压力筒固定设置在压力传感器外壳的另一端，所述压力筒内从上至下依次设置有两片压电石英晶体片，两片所述压电石英晶体片之间设置有金属导电片电极，所述压力筒的端部通过工装固定设置有膜片，所述膜片与压电石英晶体片相抵，所述压力筒的端部边缘设置有螺纹，外部被测构件通过螺纹与压力传感器相连。2.根据权利要求1所述的一种超高频动态压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仑，
申请(专利权)人：扬州科动电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：