【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，具体为基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计及组件。
技术介绍
1、压电材料的压电效应和逆压电效应可以用来接收和发射超声，利用此特性可制备出各种超声传感器，超声液位计就是其中一种。现有超声液位计中的压电功能材料一般选用的是压电陶瓷，压电陶瓷的优点是具有较高的压电应变常数且生产工艺成熟，生产成本较低。
2、随着传感器的小型化、微型化以及可弯曲成为趋势，压电陶瓷制成的传感器将不能满足此要求，因此产生了对压电薄膜的需求。
3、于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提出基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计及组件。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计及组件，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，包括超声液位传感器，所述超声液位传感器包括柔性衬底、阵列下电极、整面压电层、整面上电极、下电极引线和整面上电极引线，所述柔性衬底的上侧设置有阵列下电极，且阵列下电极的上表面涂覆有整面压电层，并且整面压电层的上侧制备有整面上电极，所述阵列下电极的一侧连接有下电极引线，所述整面上电极的一侧连接有整面上电极引线。
3、进一步的，所述超声液位传感器还包括背衬层，所述柔性衬底的下侧固定有背衬层。
4、进一步的，所述柔性衬底具体为柔性聚酰亚胺衬底。
5、进一步的，所述整面压电
6、pvdf共聚物薄膜通过旋涂、刮涂、狭缝涂布、丝网印刷、喷墨打印等技术成膜，再经过去溶剂和退火工艺对其进行结晶，接着通过原位等离子极化技术对pvdf薄膜进行极化处理使其具有压电性。
7、进一步的，所述高分子压电薄膜的柔性超声液位计的制备方法包括以下具体步骤：
8、s1、柔性衬底制备：选择厚度为50微米，尺寸为200mm*200mm的pi膜作为衬底材料，对衬底材料进行超声波清洗以及等离子表面活化，以确保接下来在其表面覆盖的膜层有较好的附着力，获得柔性衬底；
9、s2、阵列下电极及其引线制备：通过丝网印刷工艺在柔性衬底表面印刷多阵列的纳米银下电极及其引线，其中下电极阵列的单点尺寸为2mm*2mm，相邻两点之间的间距为2mm，纳米银电极及引线的厚度为5微米：在200mm*200mm的衬底上印刷了3*7(即21个)、8阵列的纳米银下电极及其引线，将印刷好的纳米银下电极及其引线放到预先设置好温度的烘箱中，烘烤工艺为60℃，真空烘烤1小时。
10、进一步的，所述高分子压电薄膜的柔性超声液位计的制备方法还包括以下具体步骤：
11、s3、整面压电层制备：接着通过狭缝涂布工艺将pvdf共聚物溶液涂覆在阵列下电极的上表面，pvdf共聚物薄膜需覆盖整个下电极，仅留出部分引线；对涂膜的pvdf共聚物溶液快速去溶剂和退火工艺，快速去溶剂是在真空烤箱中进行工艺为：烤箱温度80℃，真空度10pa，烘烤时间10min，退火工艺为135℃，保温8h，然后随炉自然冷却，退火后的pvdf干膜厚度为20微米；对退火后的pvdf共聚物薄膜进行原位等离子极化工艺，极化电压为10千伏，极化时间20min，极化后的pvdf共聚物薄膜的压电应变常数d33为22pc/n。
12、进一步的，所述高分子压电薄膜的柔性超声液位计的制备方法还包括以下具体步骤：
13、s4、整面上电极及其引线制备：再在pvdf共聚物薄膜的上表面丝网印刷纳米银上电极及其引线，上电极的制备方法与下电极类似，将印刷好的纳米银上电极及其引线放到预先设置好温度的烘箱中，烘烤工艺为60℃，真空烘烤1小时，至此，即可完成传感器的制造，并可根据应用场景要求选择增加合适的背衬层和匹配层、保护层、粘结层。
14、进一步的，基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计的组件，包括驱动和信号处理电路、数据处理和传输模块以及辅助功能模块，所述超声液位传感器分别电性连接有驱动和信号处理电路、数据处理和传输模块以及辅助功能模块；
15、所述驱动和信号处理电路包括：脉冲发生器、功率放大电路、信号放大电路、滤波电路和阈值检测电路；所述功率放大电路、信号放大电路、滤波电路和阈值检测电路均为信号处理电路，所述功率放大电路用于对信号源的电压和电流放大以确保足够大的驱动功率，所述信号放大电路用于满足adc采样信号的要求，所述滤波电路用于减少超声接受信号中的干扰信号，所述阈值检测电路用于检测输入信号是否超过或达到预设的阈值水平，并以高低电平输出；
16、所述数据处理和传输模块包括：adc、数字逻辑控制、数据存储模块、通信模块和数据协议；
17、所述辅助功能模块包括：温度补偿电路模块、显示电路模块、报警装置；所述温度补偿电路模块能够基于电子元件在不同温度下的特性变化,通过监测温度变化并根据预先设定的补偿参数,调整电路中的参数使得其在不同温度下具有相同的性能；所述显示电路模块用于显示相应的状态、数值等信息；所述报警装置用于在达到设定的阈值时以蜂鸣或其它形式报警。
18、进一步的，所述基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计的组件的制备方法包括以下具体步骤：
19、s5、封装处理：将超声液位传感器贴合到物体的表面使用，贴合的过程中注意除泡，并进行电路设计使得元器件与模块焊接，即驱动和信号处理电路和数据处理和传输模块，然后使得fpc引线一端与传感器端连接，fpc引线另一端与pcb电路板连接，再进行传感器封装，最后进行外围辅助功能模块的安装。
20、本专利技术提供了基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计及组件，具备以下
21、有益效果：
22、该基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计及组件，采用聚偏氟乙烯(pvdf)共聚物作为压电功能层，pvdf共聚物与常规pvdf不同无需经过拉伸就可生成具有极性的β相，通过在柔性聚酰亚胺(pi)衬底上制备出带有复杂阵列电极图案的下电极，在下电极的上表面涂覆一层pvdf共聚物薄膜，通过原位等离子极化技术对聚偏氟乙烯共聚物薄膜进行极化处理使其具有压电性，再在压电薄膜的上表面制备一层上电极，即可制备出满足较高超声频率和高分辨率要求的具有较小阵列尺寸的多点式柔性超声液位计传感器，搭配合适的驱动/接受电路、辅助系统及封装处理后即可制备出相应的超声液位计传感器组件。柔性超声传感器可方便贴合在各种形状表面，采用泛半导体制造工艺，可实现大批量生产，降低工艺成本、确保产品一致性，进一步拓宽了超声液位计的应用场景；
23、该基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计及组件，驱动和信号处理电路的功率放大电路用于对信号源的电压和电流放大以确保足够大的驱动功率，信号放大电路用于满足adc采样信号的要求，通常接受到的超声波信号非常小，为满足adc采样信号的要求需对其进行放大，根据信号的放大要求可选择不同级数的放大电路；滤波电路用于减本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，包括超声液位传感器(1)，所述超声液位传感器(1)包括柔性衬底(101)、阵列下电极(102)、整面压电层(103)、整面上电极(104)、下电极引线(106)和上电极引线(107)，所述柔性衬底(101)的上侧设置有阵列下电极(102)，且阵列下电极(102)的上表面涂覆有整面压电层(103)，并且整面压电层(103)的上侧制备有整面上电极(104)，所述阵列下电极(102)的一侧连接有下电极引线(106)，所述整面上电极(104)的一侧连接有上电极引线(107)。
2.根据权利要求1所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述超声液位传感器(1)还包括背衬层(105)，所述柔性衬底(101)的下侧固定有背衬层(105)。
3.根据权利要求1所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述柔性衬底(101)具体为柔性聚酰亚胺衬底。
4.根据权利要求1所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述整面压电层(103)具体为聚偏氟乙烯共聚物，且整面压电层(10
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述高分子压电薄膜的柔性超声液位计的制备方法包括以下具体步骤：
6.根据权利要求5所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述高分子压电薄膜的柔性超声液位计的制备方法还包括以下具体步骤：
7.根据权利要求6所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述高分子压电薄膜的柔性超声液位计的制备方法还包括以下具体步骤：
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计的组件，其特征在于，包括驱动和信号处理电路(2)、数据处理和传输模块(3)以及辅助功能模块(4)，所述超声液位传感器(1)分别电性连接有驱动和信号处理电路(2)、数据处理和传输模块(3)以及辅助功能模块(4)；
9.根据权利要求8所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计的组件，其特征在于，所述基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计的组件的制备方法包括以下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，包括超声液位传感器(1)，所述超声液位传感器(1)包括柔性衬底(101)、阵列下电极(102)、整面压电层(103)、整面上电极(104)、下电极引线(106)和上电极引线(107)，所述柔性衬底(101)的上侧设置有阵列下电极(102)，且阵列下电极(102)的上表面涂覆有整面压电层(103)，并且整面压电层(103)的上侧制备有整面上电极(104)，所述阵列下电极(102)的一侧连接有下电极引线(106)，所述整面上电极(104)的一侧连接有上电极引线(107)。
2.根据权利要求1所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述超声液位传感器(1)还包括背衬层(105)，所述柔性衬底(101)的下侧固定有背衬层(105)。
3.根据权利要求1所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述柔性衬底(101)具体为柔性聚酰亚胺衬底。
4.根据权利要求1所述的基于高分子压电薄膜的柔性超声液位计，其特征在于，所述整面压电层(103)具体为聚偏氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大亮，
申请(专利权)人：中启天呐无锡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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