压电声敏传感器
专利汇可以提供压电声敏传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种压电 传感器 。现有往复式 压缩机 、 泵 等设备的运转判断是人为定性，不能进行定量分析和数据化管理。该传感器拾音 探头 (1)拾取声音 信号 ，绝缘座(3)和绝缘座 压板 (7)把两侧粘结有基底 电极 (6)的压电元件(5)夹在中间并使压电元件(5)和基底电极(6)与拾音探头(1)绝缘，压电元件(5)通过绝缘胶(2)粘接在拾音探头的内部直接用于测量拾音探头(1)拾取 声音信号 转为输出 电信号 ，电极引线(8)把压电元件(5)产生的电 信号传输 到 导线 固定板 (9)上，一端连接基底电极(6)，一端固定在导线固定板(9)上；传感器输出线(4)上输出电信号。本发明输出线性好， 分辨率 高、响应速度快、噪声低、易小型化。，下面是压电声敏传感器专利的具体信息内容。
1、压电声敏传感器，其特征在于：包括拾音探头(1)、绝缘座 (3)、传感器输出线(4)、压电元件(5)、基底电极(6)、绝缘 座压板(7)、电极引线(8)、导线固定板(9)，拾音探头(1)通 过和待测设备外部接触拾取运转设备内部的声音信号，绝缘座(3) 和绝缘座压板(7)把两侧粘结有基底电极(6)的压电元件(5)夹 在中间并使压电元件(5)和基底电极(6)与拾音探头(1)绝缘， 压电元件(5)和基底电极(6)用导电胶粘结，压电元件(5)通过 绝缘胶(2)粘接在拾音探头的内部直接用于测量拾音探头(1)拾取 的转动设备内部的声音信号变化并转化输出为电信号，基底电极(6) 上固定有电极引线(8)与压电元件(5)通过导电胶粘接，电极引线 (8)把压电元件(5)产生的电信号传输到导线固定板(9)上，其 一端焊接或粘接在基底电极(6)上，另一端固定在导线固定板(9) 上；传感器输出线(4)的一端连在导线固定板(9)上把压电元件(5) 产生的电信号输出，按用途压电声敏传感器的外形可制成圆柱体、圆 锥体、立方体或圆锥体和圆柱体的组合体，可以做成移动便携式或固 定安装使用的传感器；
所述拾音探头(1)，其拾取声音信号与转动设备接触的部位到 压电元件(5)响应到信号声波所传输的直线距离为声匹配层的厚度， 声匹配层的厚度为待测声音信号声波波长的1/4；拾音探头(1)的 外部形状可为球面、锥面或平面结构，内部为空腔结构；
所述绝缘座(3)和绝缘座压板(7)，和绝缘座压板(7)过盈 配合的绝缘座(3)带有一个夹持固定压电元件(5)和基底电极(6) 的凹槽(301)、两个用于引出电极引线(8)的圆弧形槽(302)和 (303)，它紧密卡在拾音探头(1)的空腔结构内；绝缘座压板(7) 是一个圆柱体。
2、根据权利要求1所述的压电声敏传感器，其特征在于，所述 压电元件(5)为采用压电材料聚偏二氟乙烯PVDF制成的压电薄膜， 其表面镀有金属层为压电元件(5)的电极；PVDF压电薄膜的厚度为 90～250μm。
3、根据权利要求1所述的压电声敏传感器，其特征在于，所述 基底电极(6)是表面平整的金属片，其形状为圆环形；基底电极(6) 和压电元件(5)同心粘结在一起被夹持在绝缘座(3)和绝缘座压板 (7)之间的凹槽(301)内。
4、根据权利要求1所述的压电声敏传感器，其特征在于，所述 电极引线(8)用外表面带有绝缘材料的金属线制成。
5、根据权利要求1所述的压电声敏传感器，其特征在于，所述 导线固定板(9)用绝缘材料制成。
6、根据权利要求1所述的压电声敏传感器，其特征在于，传感 器输出线(4)为双绞屏蔽线。
技术领域
本发明涉及一种压电传感器，该传感器主要用于检测和监测设备运转 部件发生故障时声音信号的变化，从而获取设备运转完好状况信息。
背景技术
机械故障通常以机器部件的机械振动形式表达出来，趋近式电涡流传 感器、速度传感器和加速度传感器等传感器通过测量机器的机械振动，将 机械振动转变为电信号随后被测量整定以指示振动值，并可用于对机器的 机械完好状况进行诊断。准确地对转轴、轴承、轴承箱、机壳等部件进行 测量和监测可以对机器的机械状态进行描述，但是这些传感器的缺点是容 易受噪声和振动源的影响、振动信息不是运动部件的信息而是测量的机壳 振动的间接信息、传感器和机壳要求紧固固定且安装精度要求较高等。另 外这些类型的传感器不适合做成便携式的可移动使用的传感器，对于像往 复式压缩机的气阀故障、柱塞往复泵的进排液阀故障信号等引起的振动信 号的测量更易受噪声信号的影响。
发明内容
本发明提供的压电声敏传感器，其特征在于：包括拾音探头1、绝缘座 3、传感器输出线4、压电元件5、基底电极6、绝缘座压板7、电极引线8、 导线固定板9，拾音探头1通过和待测设备外部接触拾取运转设备内部的声 音信号，绝缘座3和绝缘座压板7把两侧粘结有基底电极6的压电元件5 夹在中间并使压电元件5和基底电极6与拾音探头1绝缘，压电元件5和 基底电极6用导电胶粘结，压电元件5通过绝缘胶2粘接在拾音探头的内 部直接用于测量拾音探头1拾取的转动设备内部的声音信号变化并转化输 出为电信号，基底电极6上焊接有电极引线8与压电元件5通过导电胶粘 接，电极引线8把压电元件5产生的电信号传输到导线固定板9上，传感 器输出线4的一端连在导线固定板9上把压电元件5产生的电信号输出， 按用途压电声敏传感器的外形可制成圆柱体、圆锥体、立方体或圆锥体和 圆柱体的组合体，可以做成移动便携式或固定安装使用的传感器。
所述拾音探头1，其拾取声音信号与转动设备接触的部位到压电元件5 响应到信号声波所传输的直线距离为声匹配层的厚度，声匹配层的厚度为 待测声音信号声波波长的1/4；拾音探头1的外部形状可为球面、锥面或平 面结构，内部为空腔结构。
所述绝缘座3和绝缘座压板7，和绝缘座压板7过盈配合的绝缘座3 带有一个夹持固定压电元件5和基底电极6的凹槽301、两个用于引出电极 引线8的圆弧形槽302和303，它紧密卡在拾音探头1的空腔结构内；绝缘 座压板7是一个圆柱体。
所述压电元件5为采用压电材料PVDF(聚偏二氟乙烯)制成的压电薄 膜，其表面镀有金属层为压电元件5的电极；PVDF压电薄膜的厚度为90～ 250μm，薄膜厚度决定压电声敏传感器的中心频率和待测测信号一定情况 下的传感器输出响应；两侧粘有基底电极6的压电元件5展平后粘接在拾 音探头1的空腔内。
所述基底电极6是表面平整的金属片，其形状为圆环形；电极引线8 焊接或粘结在其外围的一侧表面上；基底电极6和压电元件5同心粘结在 一起被夹持在绝缘座3和绝缘座压板7之间的凹槽301内。
所述电极引线8用外表面带有绝缘材料的金属线制成，其一端焊接或 粘接在基底电极6上，另一端固定在导线固定板9上。
所述导线固定板9用绝缘材料制成，用来固定电极引线8和传感器输 出线4。
传感器输出线4为双绞屏蔽线，其一端和导线固定板9相连接，另一 端引出作为传感器的输出信号线。
采用了上述结构，可以制成输出线性好、分辨率高、响应速度快、噪 声低、器件尺寸小，易于实现测量装置小型化和实现便携式移动的压电声 敏传感器，做成的这种传感器加上信号处理等电子部件可以方便的采集和 处理信号，实现对往复式压缩机的气阀和运转零部件状态、柱塞往复泵的 进排液阀状态、滚动和滑动轴承状态、减速机齿轮啮合完好状态的检测和 监测。
附图说明
图1为拾音探头为球面的移动便携式压电声敏传感器剖视图；
图2为拾音探头为锥面的移动便携式压电声敏传感器剖视图；
图3为图1和图2局部剖视放大图；
图4为拾音探头为平面的固定安装式压电声敏传感器剖视图；
图5(a)为绝缘座3的主视剖面图；
图5(b)为绝缘座3的俯视图；
图5(c)为绝缘座压板7的剖视图；
图6为基底电极6和电极引线8的主视图；
图中：拾音探头1、绝缘胶2、绝缘座3、传感器输出线4、压电元件5、 基底电极6、绝缘座压板7、电极引线8、导线固定板9、手持杆10、密封帽 11，凹槽101，凸台102，凸肩103，螺纹孔104，凹槽301，圆弧形槽302， 圆弧形槽303。
具体实施方式
本发明提供的压电声敏传感器：见图1、图2、图3、图4、图5、图6， 包括拾音探头1、绝缘胶2、绝缘座3、传感器输出线4、压电元件5、基底 电极6、绝缘座压板7、电极引线8、导线固定板9、手持杆10、密封帽11 等部件，拾音探头1通过和待测设备外部接触拾取运转设备内部的声音信 号，绝缘座3和绝缘座压板7把两侧粘结有基底电极6的压电元件5夹在 中间并使压电元件5和基底电极6与拾音探头1绝缘，压电元件5和基底 电极6用导电胶粘结，压电元件5通过绝缘胶2粘接在拾音探头的内部直 接用于测量拾音探头1拾取的转动设备内部的声音信号变化并转化输出为 电信号，基底电极6上焊接有电极引线8与压电元件5通过导电胶粘接， 电极引线8把压电元件5产生的电信号传输到导线安全固定板9上，传感 器输出线4的一端连在导线固定板9上把压电元件5产生的电信号输出， 按用途压电声敏传感器的外形可制成圆柱体、圆锥体、立方体或圆锥体和 圆柱体的组合体，可以做成移动便携式或固定安装使用的传感器。
本发明的装配制作技术方案其步骤为：见图1、图2、图3、图4、图5、 图6，第一步，首先把绝缘座3嵌入到拾音探头1的凹槽101内，调整绝缘 座3的位置使圆弧形槽302的槽底面比拾音探头1的凸台102的平面略低； 第二步，在凸台102的平面上均匀的涂抹上一层绝缘粘性胶2，把两侧粘有 基底电极6的压电元件5平铺粘结在凸台102上并使电极引线8分别穿过 圆弧形槽302和303；第三步，把绝缘座压板7卡入到绝缘座3的凹槽301 内并使之紧紧地把粘结有基底电极6的压电元件5压在拾音探头1的凸台 102上；第四步，把电极引线8固定在导线固定板上，然后再把导线固定板 9固定在拾音探头1的凸肩103上；第五步，传感器输出线4为双绞屏蔽线， 其一端和导线固定板9相连接，另一端引出作为传感器的输出信号线穿过 通孔105；引出线要用防挣脱密封帽11固定，一者起到密封作用防止水分 或灰尘等进入传感器内部，二者可以固定夹紧导线防止传感器输出线4从 导线固定板9上脱落；第六步，移动式压电声敏传感器手持杆10通过外螺 纹拧入到拾音探头1的螺纹孔104内，拧紧后用密封胶密封；固定式压电 声敏传感器端盖10直接通过密封胶和拾音探头1密封固定。
所述拾音探头1，如图1、图2、图3、图4所示，其拾取声音信号与 转动设备接触的部位到压电元件5响应信号声波所传输的直线距离为声匹 配层的厚度，声匹配层的厚度为待测声音信号声波波长的1/4；拾音探头1 的外部形状可为球面、锥面或平面结构；拾音探头1内部为一个带有凹槽 101、凸台102、凸肩103和内螺纹104的空腔结构；凸台102表面粗糙度 一般为Ra3.2～Ra6.3。
所述压电元件5，如图1、图2、图3、图4所示，它采用压电材料PVDF 制成压电薄膜，其表面经极化镀有金属层，镀层可以为金、银、铝等材料 并作为压电材料的电极；PVDF压电薄膜的厚度为90～250μm，薄膜厚度决 定压电声敏传感器的中心频率和待测测信号一定情况下的传感器输出响 应；两侧粘有基底电极6的压电元件5展平后粘接在拾音探头1的空腔内。
所述绝缘座3和绝缘座压板7，见图1、图2、图3、图4、图5，和绝 缘座压板7过盈配合的绝缘座3带有一个夹持固定压电元件5和基底电极6 的凹槽301、两个用于引出电极引线8的圆弧形槽302和303，它紧密卡在 拾音探头1的空腔结构内；绝缘座压板7是一个圆柱体。
所述基底电极6，如图1、图2、图3、图4、图6所示，为表面平整 其形状为圆环形的金属片；电极引线8焊接或粘结在其外围的一侧表面上； 基底电极6和压电元件5同心粘结在一起被夹持在绝缘座3和绝缘压板7 之间的凹槽301内。
所述电极引线8，如图1、图2、图3、图4、图6所示，用外表面带 有绝缘材料的金属线制成，其一端焊接或粘接在基底电极6上，一端固定 在导线固定板9上。
所述导线固定板9用绝缘材料制成，如图1、图2、图3、图4所示， 其用途为固定电极引线8和传感器输出线4，它固定在拾音探头1内部的 凸肩103的上。
传感器输出线4为双绞屏蔽线，其一端和导线固定板9相连接，另一 端引出作为传感器的输出信号线。
采用了上述结构，可以制成输出线性好、分辨率高、响应速度快、噪 声低、器件尺寸小，易于实现测量装置小型化和实现便携式移动使用的压 电声敏传感器，做成的这种传感器加上信号处理等电子部件可以方便的采 集信号和处理信号，实现对往复式压缩机的气阀和运转部件状态检测、柱 塞往复泵的进排液阀状态检测、滚动和滑动轴承状态检测、齿轮箱齿轮啮 合完好状态检测，它不仅具有使用方便而且具有成本低廉易于推广使用的 特点。
采用这种压电声敏传感器在某化工企业分别对往复式压缩机的进排气 阀、离心泵的轴承、隔膜柱塞泵的进排液阀、减速机等进行了现场信号的 采集，实践证明这种传感器能够比较灵敏的采集到源自运转设备零部件的 声音信号，具有灵敏度高、噪音小、使用方便的特点。
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