專利名稱：抗電磁干擾壓電夾層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗電磁干擾壓電夾層，屬于傳感器與測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，基于壓電傳感器和蘭姆(Lamb)波主動診斷技術(shù)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測法是一種典型的、行之有效的識別結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的方法。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控系統(tǒng)在研究過程中，大多采用手工方式將壓電傳感器粘貼在結(jié)構(gòu)上，這種方法難以保證結(jié)構(gòu)的可靠性和性能的一致性， 傳感器在批量使用時(shí)，設(shè)置不便?！爸悄軍A層”概念的提出很好的解決了這個(gè)問題，其設(shè)計(jì)思想是將傳感器按照一定工藝封裝在柔性夾層中形成傳感網(wǎng)絡(luò)，并用印刷線路代替普通導(dǎo)線連線，最終通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口輸出；根據(jù)智能夾層思想設(shè)計(jì)制作的壓電夾層，由一個(gè)壓電傳感器、柔性印刷電路板、接頭三部分組成，其中壓電傳感器、接頭焊接在柔性印刷電路板上， 壓電傳感器將感受到的信號通過柔性印刷電路板上的線路傳到接頭，接頭連接電纜將信號傳輸?shù)叫盘柼幚碇行?。通過這種方法制成的壓電夾層可以直接布置在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)用方便，可以保證生產(chǎn)工藝對壓電傳感器性能影響的一致性，且線路對結(jié)構(gòu)影響小，壓電夾層可以針對不同應(yīng)用對象，進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中，存在以下問題壓電夾層內(nèi)部信號線路存在很多平行走線，而基于壓電傳感器和主動Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法使用的激勵(lì)信號通常是頻率范圍為15KHz 500KHz的五波峰正弦調(diào)制信號，經(jīng)功率放大器放大后變成幅值很大的高頻交變電流，在激勵(lì)信號線路上傳播時(shí)易耦合到附近的傳感信號線路上，使得采集到的傳感信號混雜了來自激勵(lì)信號線路的串?dāng)_，改變了傳感信號幅值、能量等特征，串?dāng)_更大可能引起后續(xù)處理電路中的電荷放大器飽和，使有用信號丟失；同時(shí)，壓電夾層通常工作于高頻輻射環(huán)境下，采集的信號存在較大的高頻干擾，使得時(shí)域信號波形特征模糊，頻域譜線增多，這會影響數(shù)據(jù)處理的可靠性，加大了數(shù)據(jù)處理的難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有壓電夾層在應(yīng)用過程中易受到電磁干擾、可靠性不高的缺陷。本發(fā)明提供一種抗電磁干擾壓電夾層，通過對柔性印刷電路板進(jìn)行抗電磁干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)，減弱電磁干擾對壓電傳感器信號的影響，提高壓電夾層應(yīng)用的可靠性。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案(1)抗電磁干擾原理及柔性印刷電路板抗電磁干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)串?dāng)_和輻射性干擾是兩種主要的壓電夾層信號電磁干擾耦合途徑。串?dāng)_屬于壓電夾層內(nèi)部平行線路的一種電磁現(xiàn)象，平行線路之間的串?dāng)_通過容性、感性耦合產(chǎn)生，
圖1所示為平行線路間串?dāng)_耦合的模型及等效電路。如附圖1(a)、(b)所示為容性耦合模型及示意圖，一個(gè)導(dǎo)線中的能量通過寄生電容耦合到另一條導(dǎo)線中，耦合系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種抗電磁干擾壓電夾層，其特征在于由壓電傳感器、柔性印刷電路板、接頭三部分組成，其中壓電傳感器通過焊接、膠結(jié)或兩種方式結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)與柔性印刷電路板的電氣、物理連接，接頭焊接在柔性印刷電路板上，壓電傳感器感受信號，通過柔性印刷電路板上的線路傳到接頭，接頭連接同軸電纜將信號傳輸?shù)叫盘柼幚碇行?；壓電夾層柔性印刷電路板為雙面板結(jié)構(gòu)，頂層為屏蔽層，屏蔽材料選用薄膜銅；底層為信號層，信號層信號線周圍覆銅并接地，其中平行導(dǎo)線間距在Wmm，20mm]范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電磁干擾壓電夾層，其特征在于所述壓電傳感器選用具有壓電性能的PZT材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電磁干擾壓電夾層，其特征在于所述接頭為同軸電纜線接頭。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種抗電磁干擾壓電夾層，包括壓電傳感器、柔性印刷電路板、SMA接頭，其中壓電傳感器、接頭通過焊接、膠結(jié)與柔性印刷電路板連接，壓電傳感器感受信號，通過柔性印刷電路板上的線路傳到接頭，接頭連接電纜將信號傳輸?shù)叫盘柼幚碇行?。通過合理設(shè)置柔性印刷電路板平行走線間距、布線方式及柔性印刷電路板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)抗串?dāng)_、輻射干擾性能。本發(fā)明解決了壓電夾層在使用過程中易受到電磁干擾的問題，提高了壓電夾層使用的穩(wěn)定、可靠性。這一發(fā)明可以促進(jìn)壓電夾層在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的廣泛應(yīng)用。
文檔編號H05K1/02GK102307428SQ201110236819
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者張逍越, 楊偉博, 王昊, 石曉玲, 童瑤, 袁慎芳, 邱雷 申請人:南京航空航天大學(xué)