一种非对称式薄膜压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种非对称式薄膜压力传感器，涉及传感器技术领域。本发明专利技术包括开设有通孔的间隔层、聚偏氟乙烯压电膜、下电极片、设置于聚偏氟乙烯压电膜上部迎波面的上电极片、外绝缘层、接线端点；位于聚偏氟乙烯压电膜高出间隔层的侧面与上电极片迎波斜面以及间隔层的上表面形成棱台环状形的空隙，间隔层及聚偏氟乙烯压电膜、下电极片、上电极片、外绝缘层相叠形成非对称式结构。本发明专利技术通过预压措施将聚偏氟乙烯压电膜的另一侧与下部PI覆铜膜紧密贴合，采用聚偏氟乙烯压电膜凸起的设计，非对称式薄膜压力传感器能够获取得到更大入射角度加载工况下的信号捕捉率，减小封装层运动的影响，减小较大的迎波面封装带来的表面褶皱影响测量的误差。响测量的误差。响测量的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称式薄膜压力传感器


[0001]本专利技术属于传感器
，特别是涉及一种非对称式薄膜压力传感器。

技术介绍

[0002]压力传感器是能够感受压力信号，并能够按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。薄膜压力传感器是薄状造型的压力传感器，根据薄膜压力传感器的技术指标，对于聚偏氟乙烯压电薄膜又称为PVDF，该薄膜用作压力传感器时，该具有如下优点：(1)压电常数大；(2)频响高、量程大；(3)声波阻抗低。与其他可用于冲击波压力测量的电气石、压电石英、压电陶瓷、锰铜等敏感元件相比，聚偏氟乙烯压电薄膜更适合于冲击波压力的有效测量。
[0003]现有的PVDF压力传感器在冲击波测量领域较广，且多采用覆铜板型的PVDF型结构，其具有如下问题：(1)由于铜电极与压电薄膜之间均为自由接触，而传感器的外部绝缘层与铜层封装层的刚度较大，冲击波的压力幅值较小，此类传感器在收到压力时需要先将前后电极与压电膜压紧然后才能够产生稳定的输出信号，当传感器测量压力较大或者位于可加预压力的固体结构内部时，该自由接触的影响较小；但是当测量压力较小时，封装层的刚性和位移则会导致测量结果偏差较大；(2)附着在厚度较大的绝缘膜上的铜电极为整面覆铜，厚度和刚性较大，考虑到实际冲击波的加载方向的不确定性，因此刚性较大的迎波面封装层表面褶皱容易导致测量误差。因此针对以问题，为提高结构表面冲击波不同入射角度加载工况下的信号捕捉率，减小封装层运动的影响，提供本技术方案的非对称式薄膜压力传感器具有重要意义。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术提供了一种非对称式薄膜压力传感器，解决了以上问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术的一种非对称式薄膜压力传感器，包括设置于中间位置且中间开设有通孔的间隔层、设置于通孔内且与之相匹配的聚偏氟乙烯压电膜、设置于聚偏氟乙烯压电膜底面的下电极片、设置于聚偏氟乙烯压电膜上部迎波面的上电极片、设置于下电极片以及上电极片外表面的外绝缘层、安装于上电极片以及下电极片上的接线端点；
[0007]所述聚偏氟乙烯压电膜的底面与下电极片表面相平齐；所述上电极片底部与聚偏氟乙烯压电膜表面相贴合后两侧形成迎波斜面并延伸后与间隔层上表面相贴合，所述间隔层下表面与外绝缘层相贴合，位于所述聚偏氟乙烯压电膜高出间隔层的侧面与上电极片迎波斜面以及间隔层的上表面形成棱台环状形的空隙，所述聚偏氟乙烯压电膜位于空隙中心位置；
[0008]所述间隔层及聚偏氟乙烯压电膜、下电极片、上电极片、外绝缘层相叠形成非对称式结构。
[0009]进一步地，所述上电极片采用双面带有导电胶的柔性可粘接的纤维编织基体层，
所述纤维编织基体层具体采用镀铝膜编织布，厚度为0.0125mm
‑
0.2mm。
[0010]进一步地，所述聚偏氟乙烯压电膜为圆形且直径为5
±
0.1mm，厚度为0.053mm
‑
0.06mm。
[0011]进一步地，上极片采用双面PI覆铜膜，厚度为0.02mm
‑
0.2mm。
[0012]进一步地，所述间隔层采用PET膜，厚度为0.012mm
‑
0.05mmm。
[0013]进一步地，所述外绝缘层采用PI膜，厚度为0.002mm
‑
0.25mm。
[0014]进一步地，所述接线端点为锡焊点。
[0015]本专利技术相对于现有技术包括有以下有益效果：
[0016]本专利技术的薄膜压力传感器代用非对称式的布置，包括由PI覆铜膜构成的下电极片、镀铝膜编织布构成的柔性可粘接的上电极片、位于中间为的其表面中间开设有通孔并用于容纳聚偏氟乙烯压电膜的间隔层、位于上电极片及下电极片外表面的外绝缘层，由PI覆铜膜作为一侧接触电极，该侧作为传感器的避免，通过导电胶粘贴的方式直接安装于结构表面，对于传感器的迎波面采用镀铝膜编织布构成的柔性可粘接的上电极片，具有导电性和双面粘接的特性，且聚偏氟乙烯压电膜的迎波面与上电极直接粘接固定，通过预压措施将聚偏氟乙烯压电膜的另一侧与下部PI覆铜膜紧密贴合，采用聚偏氟乙烯压电膜凸起的设计，非对称式薄膜压力传感器能够获取得到更大入射角度加载工况下的信号捕捉率，减小封装层运动的影响，减小较大的迎波面封装带来的表面褶皱影响测量的误差。
[0017]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术一种具体实施例的结构分解示意图；
[0020]图2为图1中具体实施例对应的非对称式薄膜压力传感器的结构侧视图；
[0021]图3为本专利技术具体实施例的非对称式薄膜压力传感器在5V电压下的相对电流随压力变化的曲线图；
[0022]图4为本专利技术具体实施例的非对称式薄膜压力传感器在2MPa压力时的信号响应时间和恢复时间曲线图；
[0023]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0024]1‑
下电极片，2
‑
上电极片，3
‑
外绝缘层，4
‑
聚偏氟乙烯压电膜，5
‑
间隔层，501
‑
通孔，502
‑
空隙，6
‑
接线端点。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“底面”、“外表面”、“两侧”、“中心位置；”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]请参阅图1
‑
2所示，本专利技术的一种非对称式薄膜压力传感器，包括设置于中间位置且中间开设有通孔501的间隔层5、设置于通孔501内且与之相匹配的聚偏氟乙烯压电膜4、设置于聚偏氟乙烯压电膜4底面的下电极片1、设置于聚偏氟乙烯压电膜4上部迎波面的上电极片2、设置于下电极片1以及上电极片2外表面的外绝缘层3、安装于上电极片2以及下电极片1上的接线端点6；接线端点6为锡焊点；
[0028]如图1
‑
2所示，本具体实施例中，上电极片2采用双面带有导电胶的柔性可粘接的纤维编织基体层，纤维编织本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于：包括设置于中间位置且中间开设有通孔(501)的间隔层(5)、设置于通孔(501)内且与之相匹配的聚偏氟乙烯压电膜(4)、设置于聚偏氟乙烯压电膜(4)底面的下电极片(1)、设置于聚偏氟乙烯压电膜(4)上部迎波面的上电极片(2)、设置于下电极片(1)以及上电极片(2)外表面的外绝缘层(3)、安装于上电极片(2)以及下电极片(1)上的接线端点(6)；所述聚偏氟乙烯压电膜(4)的底面与下电极片(1)表面相平齐；所述上电极片(2)底部与聚偏氟乙烯压电膜(4)表面相贴合后两侧形成迎波斜面并延伸后与间隔层(5)上表面相贴合，所述间隔层(5)下表面与外绝缘层(3)相贴合，位于所述聚偏氟乙烯压电膜(4)高出间隔层(5)的侧面与上电极片(2)迎波斜面以及间隔层(5)的上表面形成棱台环状形的空隙(502)，所述聚偏氟乙烯压电膜(4)位于空隙(502)中心位置；所述间隔层(5)及聚偏氟乙烯压电膜(4)、下电极片(1)、上电极片(2)、外绝缘层(3)相叠形成非对称式结构。2.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永亮，赵红宇，郑航，马宏昊，海得琛，杨科，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：