專利名稱：一種中高溫三向壓電加速度計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種中高溫三向壓電加速度計，其目的在于同時兼顧高溫和多項測試的要求，屬于振動傳感器領域。
背景技術：
壓電加速度計是利用壓電陶瓷或者壓電晶體材料的壓電效應，將機械能轉化為電能。當壓電元件受到振動作用時，其輸出的電量值與所受的振動量大小成正比。目前常用的是單向的壓電加速度計，即僅能測試某一方向的振動量。但是往往會出現(xiàn)一些不盡如意的情況。
1.一些例如旋轉電機上卻需要知道在某一點上的三方向振動量，即x、y、z方向的振動情況，因此一般情況下采用三個壓電加速度計。
2.時常由于旋轉電機工作時間的增加環(huán)境溫度就會增加，或者一些工作環(huán)境本身就是高溫環(huán)境，這時候就需要使用能同時在常溫和高溫狀態(tài)下正常使用的壓電加速度計。但一般的壓電加速度計的正常工作溫度卻依賴于其核心元件的居里溫度高低，這就限制了一般的壓電加速度計的工作溫度不高于100℃。
如此情況下，就需要三個高溫的壓電加速度計。
本發(fā)明的目的在于提供一種中高溫三向壓電加速度計，集成了以上這兩方面因素，不僅將三個加速度計集成在一個傳感器上，而且也可以承受較高的溫度。這樣不僅大大節(jié)約了測試的成本，而且大大節(jié)約了有限的測試空間。
本發(fā)明由 1.上殼 2.底座 3.z方向質量塊 4.z方向的壓電陶瓷5.xy方向壓電陶瓷組 6.xy方向質量塊 7.壓緊螺母 8.連接軸 9.預緊套九個部分組成。
其中1.上殼上擁有三向的輸出端，其連接方式可以是M5、M6、或者其他任何的公制或英制螺紋；2.底座是組裝部分，是所有的核心元件以及質量塊和預緊裝置的底座基礎；3.z方向質量塊是z方向靈敏度的的重要參數(shù)，它與靈敏度大小成正比，與壓電系數(shù)成反比關系；4.z方向的壓電陶瓷是z方向核心元件，它的居里溫度要大于300℃，其常溫到200℃范圍內溫度穩(wěn)定性要小于5％，極化方向為d15；5.xy方向壓電陶瓷組是與z方向壓電陶瓷相同的材料，底部兩片的擺放方向為x方向，即d15方向是x方向，而上面兩片壓電陶瓷的擺放方向為y向，即d15方向是y方向，他們與z方向壓電陶瓷有一共用的接地極。這組壓電陶瓷與z方向壓電陶瓷不同的是在加工上正中多了一安裝孔；6.xy方向質量塊是xy方向輸出靈敏度的重要部件，它的大小與xy方向的靈敏度大小成正比，與其壓電陶瓷的壓電系數(shù)成反比；7.壓緊螺母用于將xy方向的壓電陶瓷和xy方向質量塊用螺紋的方式剛性的連接在一起；8.連接軸與壓緊螺母通過螺紋方式將xy方向的零件組剛性連接；9.預緊套是z方向剛性連接的部件，它是通過自身的彈性，依靠過盈配合將z方向的壓電陶瓷、質量塊和底座剛性連接。
該發(fā)明是突破了常規(guī)的三向壓電加速度計的溫度限制，可以達到200的使用溫度，其輸出誤差小于5％，其三向的各自橫向靈敏的也小于5％，同時各自輸出靈敏度也大于2.0pC/m/s2，具有高靈敏度高使用溫度高精度的特點，適用于各種需要測試三向振動的場合，特別是有比較高溫度的場合。


圖1為本發(fā)明各部件示意圖，其中1.上殼 2.底座 3.z方向質量塊 4.z方向的壓電陶瓷 5.xy方向壓電陶瓷組 6.xy方向質量塊 7.壓緊螺母 8.連接軸 9.預緊套；圖2為上殼示意圖；圖3為底座示意圖；圖4為z方向質量塊示意圖；
圖5為z方向的壓電陶瓷示意圖；圖6為xy方向壓電陶瓷組示意圖；圖7為xy方向質量塊示意圖；圖8為壓緊螺母示意圖；圖9為連接軸示意圖；圖10為預緊套示意圖；圖11為本發(fā)明外觀圖。
權利要求
1.一種中高溫三向壓電加速度計，包括上殼(1)、底座(2)、z方向質量塊(3)、z方向的壓電陶瓷(4)、xy方向壓電陶瓷組(5)、xy方向質量塊(6)、壓緊螺母(7)、連接軸(8)、預緊套(9)，在測試的三個方向x、y、z上都采用剪切式設計，其特征在于上殼上擁有x、y、z三向的輸出端；xy方向壓電陶瓷組與z方向壓電陶瓷材料相同，xy方向壓電陶瓷組底部兩片的擺放方向為x方向，即d15方向是x方向，而上面兩片壓電陶瓷的擺放方向為y向，即d15方向是y方向，他們與z方向壓電陶瓷有一共用的接地極；壓緊螺母將xy方向的壓電陶瓷和xy方向質量塊用螺紋的方式剛性的連接在一起；連接軸與壓緊螺母用螺紋的方式將xy方向的零件組剛性連接；預緊套通過自身的彈性，依靠過盈配合將z方向的壓電陶瓷、質量塊和底座剛性連接。
2.按權利要求1所述的一種中高溫三向壓電加速度計，其特征在于上殼上三向的輸出端其連接方式可以是M5、M6、或者其他任何的公制或英制螺紋。
3.按權利要求1所述的一種中高溫三向壓電加速度計，其特征在于z方向的壓電陶瓷的居里溫度要大于300℃，其常溫到200℃范圍內溫度穩(wěn)定性小于5％，極化方向為d15；
4.按權利要求1所述的一種中高溫三向壓電加速度計，其特征在于xy方向壓電陶瓷在正中有一個安裝孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中高溫三向壓電加速度計，屬于振動傳感器領域。該發(fā)明區(qū)別與其他產(chǎn)品的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。首先，在測試的三個方向x、y、z上都采用技術含量比較高而且性能穩(wěn)定的剪切式設計，保證了在三個方向上的各自橫向靈敏度都小于5％，有效的提高了測試的精度，同時三個方向的頻率響應均達到5k以上(＜10％)；其次，該設計使用的核心元件是均有高居里溫度(400℃以上)并且具有高壓電系數(shù)(約300C/N)的壓電陶瓷，使得三向的靈敏度均在2.0pC/m/s
文檔編號G01P15/09GK1763547SQ20051003078
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權日2005年10月27日
發(fā)明者包紹明, 雒彩云, 沈夏城 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所