本技術(shù)涉及壓電加速度傳感器，具體涉及一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、目前壓電加速度傳感器主要有壓縮式和剪切式兩種類型，壓縮式壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)高。但其敏感元件是直接安放在傳感器基座上的，由于是面與面之間的接觸，噪聲，基座應(yīng)變等干擾信號對其有較強(qiáng)烈的影響；此外，同時螺栓預(yù)緊力方向與待測加速度方向一致，緊固壓電片與質(zhì)量塊的預(yù)緊螺母之間容易產(chǎn)生松動。剪切式壓電加速度傳感器靈敏度比壓縮式傳感器高，而且其敏感元件與基座分離，可有效地隔離基座應(yīng)變，基座的干擾信號對其影響較小，測試精度更高，干擾靈敏度比壓縮式傳感器小得多。

2、高溫壓電加速度傳感器主要應(yīng)用在航空、航天、兵器、核電、汽車電子等領(lǐng)域中對關(guān)鍵部件進(jìn)行振動與沖擊測試、故障診斷與監(jiān)測。為了保證測試數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確，傳感器需要盡可能地靠近高溫工作區(qū)域(如航空發(fā)動機(jī)噴喉部位)。這些場合的測試環(huán)境溫度通常超過600℃，甚至高達(dá)1000℃。此類惡劣環(huán)境測試條件不僅要求傳感器能夠在高溫環(huán)境下正常工作，而且需要滿足高精度測量的要求。目前市面上常見的壓電加速度傳感器的工作溫度大部分在200℃以下，已經(jīng)無法滿足一些高溫工程中的應(yīng)用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，裝配簡便，可以實(shí)現(xiàn)在>200℃高溫環(huán)境下的振動監(jiān)測，且具有較穩(wěn)定的靈敏度。

2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

3、一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，包括底座、設(shè)置在底座上的中心柱以及從內(nèi)到外依次設(shè)置在中心柱外的楔形預(yù)緊塊、壓電片組、質(zhì)量塊和方形外殼，所述壓電片組由位于中心柱兩側(cè)的兩塊壓電單晶片并聯(lián)組成，所述壓電片組套設(shè)在中心柱外，并與中心柱之間形成間隙，所述質(zhì)量塊套接在壓電片組的外表面，所述方形外殼套接在質(zhì)量塊的外表面，所述中心柱的外表面加工成小于90°的坡面，所述楔形預(yù)緊塊插設(shè)于壓電片組與中心柱之間的間隙中，且其內(nèi)表面與中心柱外表面的坡面過盈配合，所述中心柱上螺紋連接有螺栓，通過螺栓下壓擠壓楔形預(yù)緊塊提供壓電片組與質(zhì)量塊及中心柱之間的配合所需的徑向力。

4、進(jìn)一步的，所述底座的底面設(shè)有沿中心軸線軸線延伸的第一螺紋孔，測試時通過第一螺紋孔連接振動臺。

5、進(jìn)一步的，所述底座外接地線。

6、進(jìn)一步的，所述中心柱外表面的坡面為85°。

7、進(jìn)一步的，所述中心柱的頂面設(shè)有沿中心軸線軸線延伸的第二螺紋孔，所述螺栓螺紋連接在第二螺紋孔上。

8、進(jìn)一步的，所述壓電片組內(nèi)外設(shè)有兩組或兩組以上，所述壓電片組與楔形預(yù)緊塊、質(zhì)量塊之間套接有絕緣片，所述壓電片組之間、壓電片組與絕緣片之間通過電極片收集和傳導(dǎo)電荷。

9、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型采用方形外殼和楔形預(yù)緊塊對傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定和預(yù)緊，避免了傳統(tǒng)剪切結(jié)構(gòu)采用螺栓固定，需要對壓電片、絕緣片和電極片打孔的弊端；且通過采用楔形預(yù)緊塊進(jìn)行預(yù)緊，受力面積加大，受力更加均勻；此外，還具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性能，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器在>200℃高溫環(huán)境下的使用。

技術(shù)特征：

1.一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括底座、設(shè)置在底座上的中心柱以及從內(nèi)到外依次設(shè)置在中心柱外的楔形預(yù)緊塊、壓電片組、質(zhì)量塊和方形外殼，所述壓電片組由位于中心柱兩側(cè)的兩塊壓電單晶片并聯(lián)組成，所述壓電片組套設(shè)在中心柱外，并與中心柱之間形成間隙，所述質(zhì)量塊套接在壓電片組的外表面，所述方形外殼套接在質(zhì)量塊的外表面，所述中心柱的外表面加工成小于90°的坡面，所述楔形預(yù)緊塊插設(shè)于壓電片組與中心柱之間的間隙中，且其內(nèi)表面與中心柱外表面的坡面過盈配合，所述中心柱上螺紋連接有螺栓，通過螺栓下壓擠壓楔形預(yù)緊塊提供壓電片組與質(zhì)量塊及中心柱之間的配合所需的徑向力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述底座的底面設(shè)有沿中心軸線軸線延伸的第一螺紋孔，測試時通過第一螺紋孔連接振動臺。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述底座外接地線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述中心柱外表面的坡面為85°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述中心柱的頂面設(shè)有沿中心軸線軸線延伸的第二螺紋孔，所述螺栓螺紋連接在第二螺紋孔上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述壓電片組內(nèi)外設(shè)有兩組或兩組以上，所述壓電片組與楔形預(yù)緊塊、質(zhì)量塊之間套接有絕緣片，所述壓電片組之間、壓電片組與絕緣片之間通過電極片收集和傳導(dǎo)電荷。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開一種剪切式高溫壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)，包括底座、設(shè)置在底座上的中心柱以及從內(nèi)到外依次設(shè)置在中心柱外的楔形預(yù)緊塊、壓電片組、質(zhì)量塊和方形外殼，壓電片組由位于中心柱兩側(cè)的兩塊壓電單晶片并聯(lián)組成，壓電片組套設(shè)在中心柱外，并與中心柱之間形成間隙，質(zhì)量塊套接在壓電片組的外表面，方形外殼套接在質(zhì)量塊的外表面，中心柱的外表面加工成小于90°的坡面，楔形預(yù)緊塊插設(shè)于壓電片組與中心柱之間的間隙中，且其內(nèi)表面與中心柱外表面的坡面過盈配合，中心柱上螺紋連接有螺栓，通過螺栓下壓擠壓楔形預(yù)緊塊。本技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，裝配簡便，可以實(shí)現(xiàn)在>200℃高溫環(huán)境下的振動監(jiān)測，且具有較穩(wěn)定的靈敏度。

技術(shù)研發(fā)人員：張海波,王欣然,譚劃,周東桓,吳天瓊,楊華斌,盧亞,郭新,肖建中,張曉東,張順平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東華中科技大學(xué)工業(yè)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：20240527
技術(shù)公布日：2025/1/9