基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统，所述传感装置包括底座、柔性压电薄膜传感器和惯性球悬臂梁，所述柔性压电薄膜传感器下端固定在底座上；所述惯性球悬臂梁设置在柔性压电薄膜传感器内侧本传感器仅仅用来检测汽车在撞击时候来自于各个方向的加速度的大小，由处理器判断是否达到起爆阈值，以及何时起爆安全气囊。解决汽车遭受撞击时候由多个传感器分别检测各单一方向加速度的问题。单一方向加速度的问题。单一方向加速度的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统


[0001]本专利技术属于压电传感器设计与制备
，具体涉及一种基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统。

技术介绍

[0002]安全带和安全气囊是日常汽车行驶过程中最常听到的被动安全装置，系好安全带更是驾驶人在驾驶车辆时，时时刻刻都要遵守的交通规则，当发生交通事故时，因为强大的撞击力，车内人员在惯性的作用下会向前冲，系好安全带能够有效的防止车内人员造成二次伤害，尤其是对颈椎的伤害。安全气囊是在汽车发生猛烈撞击时，能够进行快速自行充气并弹出的保护乘车人员安全和避免撞向车内坚硬物体受伤的被动安全装置，安全气囊的安装位置有三个方向，分别是正面气囊，侧面气囊和膝盖部位的气囊，尤其是正面气囊的应用，在猛烈撞击后能够有效的保护前排乘车人员的头部不受到伤害。通过安全带和安全气囊的共同作用，能够大大提升乘车人员在发生安全交通事故时的安全性，起到降低伤害性的效果，而安全气囊最关键的部分就是传感器。
[0003]已有的安全气囊传感器多为单一性质与单一方向检测，控制气囊的起爆需要多个传感器协同作用，系统及计算算法复杂，安全气囊系统故障率居高不下。
[0004]现有汽车安全气囊保护系统一般有2
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5个传感器分别布置在车的保险杠、B柱内板、吸能盒等位置。这些保护系统传感器件多，较为复杂，故障率高，而且互相之间常会有电磁干扰，影响整个系统的正常工作，从而威胁到系统的安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于PZT薄膜的传感装置、制备方法和汽车安全气囊系统，主要应用于汽车安全气囊系统，解决汽车遭受撞击时，由多个传感器分别检测各单一方向加速度的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所述一种基于PZT薄膜的传感器，包括底座、柔性压电薄膜传感器和惯性球悬臂梁，所述柔性压电薄膜传感器下端固定在底座上；所述柔性压电薄膜传感器包括筒形的基底，所述基底内表面设置有薄膜电极层，所述薄膜电极层上设置有多个PZT压电薄膜，所述薄膜电极层上连接有第一引线；所述惯性球悬臂梁设置在柔性压电薄膜传感器内侧，包括固定连接的惯性球和连接杆，连接杆尾部连接有第二引线，所述连接杆下端和底座轴孔配合，初始状态下，惯性球与厚度最大的PZT压电薄膜表面相接触。
[0007]进一步的，多个PZT压电薄膜周期性排布。
[0008]进一步的，多个PZT压电薄膜包括四个第一PZT压电薄膜，两个所述第一PZT压电薄膜之间设置有多个厚度小于第一PZT压电薄膜的PZT压电薄膜，且距离第一PZT压电薄膜越远的PZT压电薄膜的厚度越小。
[0009]进一步的，柔性压电薄膜传感器外设置有外壳，所述外壳和底座对接形成用于容置柔性压电薄膜传感器的腔体。
[0010]进一步的，底座上设置有环形槽，所述基底下端固定在环形槽中。
[0011]进一步的，多个PZT压电薄膜均匀设置在薄膜电极层上。
[0012]上述的基于PZT薄膜的传感装置的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、制备柔性压电薄膜传感器，具体包括以下步骤：
[0014]S1.1、制备聚酰亚胺基底；
[0015]S1.2、在聚酰亚胺基底上形成薄膜电极层；
[0016]S1.3、在薄膜电极层上制备4组PZT压电薄膜，得到面柔性压电薄膜传感器，N为自然数，同一组的PZT压电薄膜厚度梯度排布；
[0017]S1.4、将面柔性压电薄膜传感器卷成筒形，得到柔性压电薄膜传感器，在薄膜电极层上焊上第一引线。
[0018]步骤2、将底座、柔性压电薄膜传感器和惯性球悬臂梁安装在一起，得到一种基于PZT薄膜的传感装置。
[0019]进一步的，步骤S1.2中，薄膜电极层的材料为Au。
[0020]进一步的，S1.3中，PZT压电薄膜的上下两端用导电胶二次固定。
[0021]一种汽车安全气囊系统，其特征在于，包括上述的一种基于PZT薄膜的传感器。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0023]本专利技术所述的传感装置用来检测汽车在撞击时候来自于各个方向的加速度的大小，根据不同方向压电薄膜传感器的输出信号，由后端的处理器判断是否达到起爆阈值，以及何时起爆安全气囊。行驶中汽车的碰撞多发生在前后方向，侧面及角度碰撞则在红绿灯路口以及静止时候较为常见，由于汽车的结构各向异性，以及驾驶室的结构布置，为保证驾驶员的安全，各个方向分别监测并分别设定起爆阈值。其中的柔性传感器针对各个方向的冲击加速度都进行监测，将整个圆周方向均分为多个角度范围，可针对各个角度设置不同的安全气囊起爆阈值，设置方法为改变压电薄膜厚度。
[0024]进一步的，柔性压电薄膜传感器外设置有外壳，所述外壳和底座对接形成用于容置柔性压电薄膜传感器的腔体，以防止环境污染，提高柔性传感器的可靠性。
[0025]本专利技术所述的传感装置的制备方法，提供了一种传感装置的制备方法，首先通过在基底上周期排布的四组PZT压电薄膜，得到柔性压电薄膜传感器，然后将底座、柔性压电薄膜传感器惯性球悬臂梁和外壳安装在一起，得到一种基于PZT薄膜的传感装置，改传感装置可监测各个方向的冲击加速度。
[0026]本专利技术所述的一种汽车安全气囊系统，包括基于PZT薄膜的传感器，可以根据汽车的各个方向的碰撞试验，从而确定汽车各个方向的安全气囊起爆的加速度阈值，然后将对应方向的薄膜制作成不同厚度大小，这样就可以将各个方向大小不同的加速度值下产生的电信号通过一个后处理电路采集处理，并且只需要设置一个起爆阈值，大大简化后处理电路，大大缩短安全气囊起爆反应时间。
附图说明
[0027]图1为传感器安装位置示意图；
[0028]图2为加速度传感器爆炸图；
[0029]图3为加速度传感器装配图；
[0030]图4为压电薄膜结构示意图；
[0031]图5为压电薄膜轴测图；
[0032]图6为筒状压电薄膜示意图；
[0033]图7为压电薄膜俯视图；
[0034]图8为加速度传感器剖视图；
[0035]图9为加速度传感器爆炸剖视图。
[0036]附图中：1
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底座，2
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柔性压电薄膜传感器，3
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惯性球悬臂梁，4
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外壳，5
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引线，21
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基底，22
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薄膜电极层，23
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PZT压电薄膜，24
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第一引线，31
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惯性球，32
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连接杆，33
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第二引线，6
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汽车；231
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第一PZT压电薄膜，232
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第二PZT压电薄膜，233
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第三PZT压电薄膜。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PZT薄膜的传感装置，其特征在于，包括底座(1)、柔性压电薄膜传感器(2)和惯性球悬臂梁(3)，所述柔性压电薄膜传感器(2)下端固定在底座(1)上；所述柔性压电薄膜传感器(2)包括筒形的基底(21)，所述基底(21)内表面设置有薄膜电极层(22)，所述薄膜电极层(22)上设置有多个PZT压电薄膜(23)，所述薄膜电极层(22)上连接有第一引线(24)；所述惯性球悬臂梁(3)设置在柔性压电薄膜传感器(2)内侧，包括固定连接的惯性球(31)和连接杆(32)，连接杆(32)尾部连接有第二引线(33)，所述连接杆(32)下端和底座(1)轴孔配合，初始状态下，惯性球(31)与厚度最大的PZT压电薄膜(23)表面相接触。2.根据权利要求1所述的一种基于PZT薄膜的传感装置，其特征在于，所述多个PZT压电薄膜(23)周期性排布。3.根据权利要求1所述的一种基于PZT薄膜的传感装置，其特征在于，所述多个PZT压电薄膜(23)包括四个第一PZT压电薄膜(231)，两个所述第一PZT压电薄膜(231)之间设置有多个厚度小于第一PZT压电薄膜(231)的PZT压电薄膜，且距离第一PZT压电薄膜(231)越远的PZT压电薄膜的厚度越小。4.根据权利要求1所述的一种基于PZT薄膜的传感装置，其特征在于，所述柔性压电薄膜传感器(2)外设置有外壳(4)，所述外壳(4)和底座(1)对接形成用于容置柔性压电薄膜传感器(2)的腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：方续东，李圣，方子艳，赵立波，田边，吴晨，孙昊，邓武彬，高博楠，吴俊侠，王淞立，朱楠，孙林，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：