压电执行元件及应用它的热电型红外线传感器制造技术

一种压电执行元件及用其构成的热电型红外线传感器，在隔片上粘贴压电体构成单压电晶片型执行元件，隔片与变位扩大部连成Ｕ字形，单压电晶片型执行元件和变位扩大部各自振动引起的共振频率相互接近，并在两共振频率之间进行驱动。这样，在变位扩大部前端能得到稳定的变位扩大效果，并能使所述传感器小型化，高精度化。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非接触检测物体辐射红外线的热电型红外线传感器以及用作该热电型红外线的斩光器(chopper)作为振动机构的压电执行元件(actuator)。
技术介绍
近年来，热电型红外线传感器广泛应用于微波炉中烹调物的温度测定，或空调机中人体位置检测等
，可以预见，其应用今后会越来越广泛。热电型红外线传感器利用LiTaO3单晶体等的热电体产生的热电效应。热电体会自动极化，总是具有表面电荷，在大气中稳定状态下与大气中的电荷相结合保持电气中性。一旦红外线入射该热电体时，热电体的温度发生变化，与此同时，表面电荷状态也因破坏中性状态而变化。检测该表面上产生的电荷测定红外线入射量的器件就是热电型红外线传感器。物体辐射对应于其温度的红外线，故能用这种传感器检测物体的位置或温度。热电效应起因于红外线入射量的变化，热电型红外线传感器检测物体温度时，必须使红外线入射量发生变化。用作这种手段的手段称为斩光器，即强制断续入射的红外线，检测被检测物体的温度。已有斩光器使用电磁电动机或压电执行元件等。附图说明图13为已有技术例热电型红外线传感器的立体图，其中，将压电体粘贴于弹性体平板的压电执行元件(压电驱动器)用作斩光器。该压电执行元件，一般将压电体粘贴于金属等弹性平板上构成贴合元件，固定单端，利用压电体的变形使整体产生曲折运动。一般将压电体粘贴于弹性平板两面上的结构称为双压电晶片型，而将仅粘贴于单面的称为单压电晶片型，弹性平板称为隔片，下面各构件也照此称呼。图13为将双压电晶片型元件用作热电型红外线传感器用斩光器的结构，201为隔片，202a、202b为压电体，203为遮蔽板，204为台座，205为固定件，206为隔片用引线，207a、207b为压电体用引线，208为红外线检测部，209为槽口，210为红外线。压电体202a、202b分别粘贴于具有弹性的金属制隔片201的两面，该三者为一体构成双压电晶片型元件。压电体202a、202b设定得使其表面印刷有电极，并在垂直于粘贴面的方向上施加极化处理，压电体202a、202b的各个极化方向由通过从隔片引出的引线206和从压电体引出的引线207a、207b分别加于隔片201与压电体202a、202b之间的电场方向确定，使得压电体202a、202b总是在相互相反方向中发生变形。也即，外加电场的方向和极化方向的选定使得压电体202a、202b的某个在极化方向上伸长方向变形时，另一个在极化方向上收缩。通过用台座204和固定件205同时挟住隔片201的一部分和压电体202a、202b的一部分，固定安装双压电晶片型元件。在未粘贴压电体202a、202b的隔片的部分上设有隔片用引线206，而压电体202a、202b表面上设在压电体用引线207a、207b。双压电晶片型元件自由端的前端部安装有遮蔽板203，该遮蔽板203上设有槽口209。红外线检测部208配置在遮蔽板203的附近使得与遮蔽板203及双压电晶片型元件不接触。当通过隔片用引线206及压电体用引线207a、207b分别将电场加于隔片201与压电体202a、202b之间时，双压晶片型元件产生单端固定的弯曲运动，安装于前端的遮蔽板203及槽口209按照电场施加方向的变化作往复运动(振动)。借助于该槽口209的往复运动使红外线210断续入射于红外线检测部208。但是，上述结构的双压电晶片型斩光器，为了在红外线断续中获得足够的移动距离，则必须将从固定部至前端移动部的尺寸取得大，且驱动电压必须取得非常高。这里，作为已有技术的改进方法有通过在双压电晶片型元件或单压电晶片型元件的前端移动部分上设置重负荷使共振频率下降；通过仅固定隔片的一部分防止损坏易脆性的压电体；根据需要通过在固定部附近的隔片上设置切口等手段进一步降低共振频率等方法，像以低电压驱动获得大变位等的改进方法在已有技术中也一直在进行着。下面，表示具有上述特征的斩光器的一例构造。图14为已有技术一改进例的立体图，该例表示使隔片固定处的宽度变窄构成热电型红外线传感器用斩光器的单压电晶片型元件的情况。图14中，211a、211b为隔片，212a、212b为压电体，213a、213b为重块，214为传感器台座，215a、215b为单压电晶片型元件固定件，216a、216b为隔片用引线，217a、217b为压电体用引线，218为红外线检测部，219a、219b为单压电晶片型元件固定螺钉，220为红外线。图15为表示上述改进例中使用的隔片211a、211b细节的立体图，221为遮蔽部，222为压电体粘贴部，223为切口部，224为定位部，225a、225b为固定孔。遮蔽部221和压电体粘贴部222通过弯曲构成直角，在压电体粘贴部222至定位部224间设有切口部223，形成其宽度比压电体粘贴部222小，定位部224的两端设有固定孔225a、225b。隔片211a、211b如图15所示，设有窄宽度的切口部223，并如图14所示，在该切口部223的下方用传感器台座214和单压电晶片型元件固定件215a、215b所挟住，进而将单压电晶片型元件固定螺钉219a、219b等分别插入隔片的固定孔225a、225b中，定好位置，进行单端固定，配置得相互相向平行且高度不同。在隔片的与另一隔片相向的面上也即在压电体粘贴部222上，在与传感器台座214或单压电晶片型元件固定件215a、215b及隔片211a、211b前端的遮蔽部等不接触的位置处粘贴着压电体212a、212b。构成单压电晶片型压电执行元件。红外线检测部218配置在传感器台座214上单压电晶片型元件的自由端附近，受到红外线220的入射或遮断。弯曲与隔片211a、211b的固定侧相反侧的端部构成断续红外线220的遮蔽部，在该部分的平面部分上分别粘贴着重块213a、213b。在隔片211a、211b的可动部以外的一处即定位部224的一处上安装有隔片用引线216a、216b，在压电体212a、212b上在靠近单压电晶片型元件的固定部的位置处分别安装着压电体用引线217a、217b。当通过隔片用引线216a、216b及压电体用引线217a、217b在隔片211a与压电体212a，隔片211b与压电体212b之间，分别加有电场时，会使单压电晶片型元件弯曲，使前端的遮蔽部移动。以同一频率在相反方向上使2个单压电晶片型元件振动，断续地遮断红外线220。一旦这样做，形成对红外线的入射通路进行开闭，比之前面已有技术例那样的槽口平行移动，可使振动幅度小。压电体与单压电晶片型元件的固定部之间的隔片部分上设有切口部，比之同一尺寸未设切口部的单压电晶片型元件能进一步降低共振频率，故比之未设切口部的结构，可使斩光器小型化，获得低频驱动时的更大的变位量。可是，具有上述已有技术改进例中的切口部和前端部重块结构的双压电晶片型或单压电晶片型压电执行元件，通常是在共振频率附近驱动的。因此，由于在驱动时的共振频率在固体间离散情况下，会产生大的变位量差，为了保持不变，故必须进行细微调整，和要求高精度的零部件加式及组装。在时间长久共振频率发生变化情况下，变位量发生显著变化。上述问题不仅限于已有技术例的斩光器中，而且几乎是所有利用共振场合下的问题。鉴于以上问题，本专利技术目的在于提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电执行元件，其特征在于，具有压电体粘贴部和变位扩大部；所述压电体粘贴部，相对于平板状的弹性构件，将平板状压电体粘贴于上述弹性构件的单面或两面，构成贴合元件，将上述贴合元件的一端取作由固定构件固定的固定端，将电场施加于上述贴合元件使 该贴合元件弯曲运动，并使未固定侧的一端振动；所述变位扩大部，与上述压电体粘贴部的未固定侧一端部附近的弹性构件或压电体结合，与该结合部相反侧的前端部，与上述结合部相比，位于靠近上述压电体粘贴部的固定端；使从上述固定端至上述结合部的压电 体粘贴部振动引起的共振频率ｆ１与上述变位扩大部振动引起的共振频率ｆ２的差小并在上述ｆ１与ｆ２之间的频率中使之振动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三木胜政，野村幸治，增谷武，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]