CN108061563A - 悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，包括外壳、横梁支架、压电薄膜和信号处理电路，外壳是由上盖和下盖组成的密封空间，横梁支架设于上盖和下盖之间，横梁支架一端通过一个固定支点与所述下盖固定连接，另一端为悬空状态，上盖上设有一个触点，该触点与横梁支架的悬空端相接触，用于压迫横梁支架的悬空端，压电薄膜紧贴于横梁支架朝向上盖的一面。其优点表现为：采用上下盖之间粘合形成封闭外壳，通过在上盖上设计一触点压迫半悬空的横梁支架与压电薄膜，使压电薄膜只受到上盖一侧的振动压力，可大大减少外界其他振动信号对压电薄膜的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及微动传感器结构设计技术领域，具体地说，是一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器。
背景技术
悬臂梁式压电薄膜传感器应用原理为：传感器的上盖与下盖的相对运行，使上盖的支点压迫悬空的横梁支架一端，使横梁支架形成向下弯曲，由于横梁支架具有一定的硬度，向下弯曲的形变均匀，带动紧贴于横梁支架上的压电薄膜均匀形变，从而实现传感器对于生理参数的采集。
现有传感器结构采用桥梁式的结构，即横梁支架的两端各固定一个支点，当横梁支架弯曲时，两侧固定只有中间部分产生形变，可能存在压电薄膜形变不规则的问题，造成信号失真，影响数据采集的精准度。
压电薄膜具有柔软易形变的特点，使用过程中很容易收到外界振动的干扰，而现有技术中对于如何避免或减少外界振动干扰的解决方案并没有涉及。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，能够有效屏蔽外界的振动干扰及其它电磁场干扰，同时保障压电薄膜形变均匀，提高传感器对于生理参数的精度。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，包括外壳、横梁支架、压电薄膜和信号处理电路，所述外壳是由上盖和下盖组成的密封空间，所述横梁支架设于上盖和下盖之间，所述横梁支架一端通过一个固定支点与所述下盖固定连接，另一端为悬空状态，所述上盖上设有触点，触点与横梁支架的悬空端相接触，用于压迫横梁支架的悬空端，所述压电薄膜紧贴横梁支架。
进一步地，所述上盖和下盖之间构成一体式结构，使外壳内部形成密封的箱式空间。或者所述上盖和下盖之间通过硅胶垫粘合，使外壳中间形成内部密封空间。
进一步地，上述形成密封空间的外壳实现电磁屏蔽作用，可以采用两种设计方案：第一，外壳采用具有电磁屏蔽作用的材料制成；第二，外壳内部表面设电磁屏蔽层，电磁屏蔽层由具备电磁屏蔽作用的材料制成。
进一步地，所述横梁支架由硬质材料制成。硬质材料的横梁支架弯曲形变均匀，可以带动紧贴其上的压电薄膜产生均匀的形变。
进一步地，所述信号处理电路集成于PCB板上，该PCB板固设于下盖上。
进一步地，所述上盖上触点至少设有一个，根据实际应用情况可以采用矩阵式排列在上盖上设置多个触点。
进一步地，所述上盖和下盖之间粘合处设有硅胶，用于封闭上盖和下盖之间的缝隙同时配合上盖和下盖之间的相对运动。
进一步地，所述触点为柱体结构或椎体结构。
本发明优点在于：
1、本发明通过在上盖上设计触点压迫半悬空的横梁支架与压电薄膜，使压电薄膜只受到上盖一侧的振动压力，可大大减少外界其他振动信号对压电薄膜的干扰。
2、本发明通过采用上下盖之间粘合形成封闭外壳，增强传感器的抗干扰性能。
附图说明
为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中：
图1为第一实施例中本发明传感器内部结构示意图；
图2为第二实施例中本发明传感器一体式外壳结构示意图；
图3为第三实施例中本发明传感器外壳上下盖粘合结构示意图；
图4为第四实施例中本发明传感器外壳上下盖粘合结构示意图。
附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
1.外壳上盖，2.外壳下盖，3.横梁支架，4.压电薄膜，5.固定支点，
6.触点，7.PCB板，8.外壳上下盖粘合处。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体结构进行描述，如附图1-4所示，悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器结构包括：外壳、横梁支架、压电薄膜和信号处理电路，外壳由上盖和下盖组成，所述横梁支架设于上盖和下盖之间，下盖上设有用于固定横梁支架的固定支点，上盖上设有与横梁支架相接的触点，信号处理电路集成于PCB板上，PCB板固设于外壳下盖上。
如附图1为第一实施例中的，本发明悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器内部结构示意图。该实施例中，架设于外壳上盖1和外壳下盖2之间的横梁支架3一端通过一个固定支点5与所述外壳下盖2固定连接，另一端为悬空状态。横梁支架3悬空端与外壳上盖1上的触点6相接触，触点6用于压迫横梁支架3的悬空端，使横梁支架3向下弯曲形变。横梁支架3由酚醛树脂等硬质材料制成，横梁支架3与有压电薄膜4相互贴合，压电薄膜4可以设于横梁支架3的朝向外壳上盖1的一侧也可以设于朝向外壳下盖2的一侧。硬质材料的横梁支架3受触点6压迫向下弯曲，由于其硬质材质特性使得形变均匀，从而带动紧贴其上的压电薄膜4产生均匀的形变，有利于提高传感器的精准度。用于固定横梁支架3固定端的固定支点5与PCB板7都固定在外壳下盖2上，两者可以一体式设计也可以分别固定在外壳下盖2的不同位置。传感器的信号处理电路集成于PCB板7上，PCB板7不与横梁支架3的悬空端接触，从而避免或减少外界振动或电磁场产生干扰。
外壳上盖1上的触点6在结构上与横梁支架3紧密相触，以保证横梁支架3对振动信号的敏感性，通常触点6为柱体结构，柱体底面完全贴合横梁支架3表面，优选地，触点6设计为椎体结构，椎体的顶点紧触横梁支架3表面，也进一步增强传感器的灵敏性。本说明书附图中展示了仅设有一个触点6的情形，进一步地，外壳上盖1上的触点6可以有多个，甚至可以阵列排布于外壳上盖1上。
由于压电薄膜具有柔软易产生形变的特点，如第一实施例的传感器结构在实际使用中其抗干扰性能不能达到产品质量要求，因此在本发明的第二实施例中，如附图2所示，外壳结构采用外壳上盖1和外壳下盖2之间构成一体式结构，使外壳内部形成密封的箱式空间。这样的外壳结构具有屏蔽工频干扰的效果，可以避免传感器工作过程中受到外界振动或外部电磁场的干扰。
进一步地，为保证外壳的密封抗振效果同时又能使外壳上盖1和外壳下盖2之间的相对运动不受阻，外壳上盖1和外壳下盖2之间设为互相粘合的结构，两者粘合处采用硅胶进行连接。外壳上盖1和外壳下盖2分别为相对的U型或半球形，两者相盖合构成外壳的具有密封内部空间的结构。如附图3第三实施例中本发明传感器外壳上下盖粘合结构示意图所示，外壳上下盖粘合处8外壳上盖1和外壳下盖2之间紧密贴合，中间采用硅胶垫将两者粘合。硅胶具有良好的抗振减振效果，为了进一步提高传感器的抗振性，如附图4第四实施例中本发明传感器外壳上下盖粘合结构示意图所示，外壳上下盖粘合处8外壳上盖1和外壳下盖2之间用硅胶环完全隔开，外壳上盖1和外壳下盖2之间不会相互接触完全通过硅胶环进行密封，可以更好的改善传感器的屏蔽干扰的效果。
在实际运用中，传感器的屏蔽措施对于传感器质量和使用效果具有非常重要的影响。尤其是对于微弱信号传感器，好的屏蔽措施可以提高传感器信号的准确度。本发明的传感器外壳采用封闭式空间可以实现屏蔽外界振动干扰的效果，为了进一步屏蔽电磁干扰，消除电路中存在的工频电磁场的干扰，本发明的外壳可以用电磁屏蔽材料制成，或者在外壳内部表面设有电磁屏蔽层，电磁屏蔽层由具备电磁屏蔽作用的材料制成。本发明外壳或者电池屏蔽层的制备，优选地采用下述材料中的一种或者几种混合：
(1)铁磁性材料，如铁等导磁导电金属；
(2)非磁性金属材料，如经过表面电镀导磁材料处理过的铝等，电镀导磁材料优选为电镀镍等；
(3)参杂导电导磁材料的非金属材料；
(4)表面经过电镀或涂覆导电导磁材料的普通非金属材料(如ABS塑料)；
(5)电池屏蔽层选用铜箔，贴附于外壳内部表面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，包括外壳、横梁支架、压电薄膜和信号处理电路，其特征在于，所述外壳是由上盖和下盖组成的密封空间，所述横梁支架设于上盖和下盖之间，所述横梁支架一端通过一个固定支点与所述下盖固定连接，另一端为悬空状态，所述上盖上设有触点，触点与横梁支架的悬空端相接触，用于压迫横梁支架的悬空端，所述压电薄膜紧贴横梁支架。
2.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述上盖和下盖之间构成一体式结构，使外壳内部形成密封的箱式空间。
3.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述上盖和下盖之间通过硅胶垫粘合，使外壳中间形成内部空间。
4.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述外壳内部表面设有电磁屏蔽层。
5.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述外壳由电磁屏蔽材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述横梁支架由硬质材料制成。
7.根据权利要求4或5所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述信号处理电路集成于PCB板上，该PCB板固设于下盖上。
8.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述上盖上触点至少设有一个。
9.根据权利要求3所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述上盖和下盖之间粘合处设有硅胶，用于封闭上盖和下盖之间的缝隙同时配合上盖和下盖之间的相对运动。
10.根据权利要求1所述的一种悬臂梁式压电薄膜微弱信号传感器，其特征在于，所述触点为柱体结构或椎体结构。
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|---|---|
| CN (1) | CN108061563A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110090022A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-06 | 传世未来（北京）信息科技有限公司 | 生物振动信号监测装置及方法 |
| CN111595786A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-08-28 | 河北大学 | 基于光声效应的气体检测系统及方法 |
| CN111649767A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-09-11 | 麒盛科技股份有限公司 | 一种分体式压电传感器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048359A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-17 | 大连理工大学 | 一种带有迂回通道的悬臂梁式液体浓度传感器 |
| JP2014219341A (ja) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 積水化学工業株式会社 | 圧電型振動センサー |
| CN104931127A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-23 | 杨松 | 桥梁式微动传感器和生理信号采集垫 |
| CN106301071A (zh) * | 2016-08-10 | 2017-01-04 | 上海交通大学 | 低频压电式mems振动能量采集器及其制备方法 |
| CN107238431A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-10-10 | 中电科技德清华莹电子有限公司 | 一种无线无源声表面波振动传感器 |
-
2017
- 2017-11-21 CN CN201711168782.XA patent/CN108061563A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048359A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-17 | 大连理工大学 | 一种带有迂回通道的悬臂梁式液体浓度传感器 |
| JP2014219341A (ja) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 積水化学工業株式会社 | 圧電型振動センサー |
| CN104931127A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-23 | 杨松 | 桥梁式微动传感器和生理信号采集垫 |
| CN106301071A (zh) * | 2016-08-10 | 2017-01-04 | 上海交通大学 | 低频压电式mems振动能量采集器及其制备方法 |
| CN107238431A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-10-10 | 中电科技德清华莹电子有限公司 | 一种无线无源声表面波振动传感器 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110090022A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-06 | 传世未来（北京）信息科技有限公司 | 生物振动信号监测装置及方法 |
| CN111649767A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-09-11 | 麒盛科技股份有限公司 | 一种分体式压电传感器 |
| WO2021196944A1 (zh) * | 2019-12-26 | 2021-10-07 | 麒盛科技股份有限公司 | 一种分体式压电传感器 |
| EP4130680A4 (en) * | 2019-12-26 | 2024-04-10 | Keeson Technology Corporation Limited | Split-type piezoelectric sensor |
| CN111595786A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-08-28 | 河北大学 | 基于光声效应的气体检测系统及方法 |
| CN111595786B (zh) * | 2020-06-08 | 2023-04-21 | 河北大学 | 基于光声效应的气体检测系统及方法 |
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