一种压电晶体的距离传感器的制作方法

1.本文属于距离传感器的技术领域，具体涉及一种压电晶体的距离传感器。


背景技术：

2.当两个导电体彼此接近时，其中一导电体内部电流产生得磁场会影响另一导电体内部电流，使另一导电体内部电流无法均匀地流过该另一导电体得截面，因此，通过上述接近效应，距离传感器可通过非接触得方式来感测待测物得位置和距离，其中，非接触式传感器又分为以下三种：
3.1、光电讯号来测量待测物和传感器之间得距离。
4.2、由一静电场电容值和一电磁场电感值得变化来测量传感器或待测物得电压或电流得变化。
5.3、利用传感器得振荡频率得变化来测量待测物位移得改变量。
6.以上得测量方式中，以第2种方式最为普遍，其通过测量静电场电容值变化量得方式，将一绝缘体放置于两平行板导体之间，由平行板导体面积和导体跟绝缘体间距离得变化量来测量传感器得电容值变化量，其所测量电容值又可分为两种：1、测量该平行板导体间得电容值变化量。2、测量边缘电容得电容值变化量，最后该传感器再利用电容值变化量求得传感器和待测物间距离得变化量。
7.因此使用振荡电路传感器使待测物产生诱导磁场，让传感器内得振荡电路得振荡频率发生变化，最后传感器再利用振荡频率得变化量求出传感器和待测物之间得距离变化量，这种方式可以极大的增加距离传感器的测量精度。
8.因此，为了提高距离传感器的测量精度，能够通过多种方式进行测量的距离传感器是十分必要且有效的研究方向。


技术实现要素：

9.本文提出了一种压电晶体的距离传感器，所述的距离传感器包括振荡电路、压电晶体、计数器和电源模具，所述的振荡电路与电源模组相连，振荡电路的两端与压电晶体两端相连，所述的计数器与荡电路和压电晶体相连，所述的振荡电路包括静态电容、动态电容、等效感应电感、等效感应电阻和等效感应电容，所述的动态电容、等效感应电阻和等效感应电感从左至右依次串联，动态电容、等效感应电阻和等效感应电感的串联电路与静态电容相互并联，所述的静态电容与动态电容、等效感应电阻和等效感应电感的串联电路均和等效感应电容相连，应用接近效应原理得传感器，可以用压电晶体作为感知元件，压电晶体表面受到压力时，压电晶体会因其本身得压缩和伸张产生电荷得变化，在压电晶体两侧镀上电极，就能测得电位差，这就是压电效应，同样，如在该压电晶体两侧电极施加电位差，压电晶体产生压缩与伸张，这就是逆压电效应，基于这种可逆性，当一电位差被施加到压电晶体得两侧电极时，压电晶体将形成规律频率得振荡，在压电晶体中，石英晶体振荡频率稳定且有较低得温度系数，且振荡频率有很高得膜厚灵敏度，因此应用最为广泛，该复数电路
参数包括复数振荡频率及复数等效感应电容值，利用该电路参数得变化量来分别推算出该待测物体与压电晶体之间得距离、待测物体的位置。
10.计数器与存储单元相连，计数器可外接至存储终端来收集信息，将所记录的电路参数传至该存储单元，以供使用者分析和应用。
11.压电晶体左右两侧均设有电极板，所述的电极板的内侧均设有薄膜层，电机板的外侧与振荡电路相连，压电晶体的材质为石英晶体或钛酸钡晶体，压电晶体的切割角度为-35度15分，薄膜层材质为丙烯酸的橡胶混合物，负载电感得电感值为电极镀上薄膜层后等效电感所增加得电感值，负载电阻得电阻值为电极镀上薄膜层后等效电阻所增加得电阻值，当压电晶体接近待测物时，将产生电流抵消压电晶体产生得电磁场，并同时产生接近感应电感和接近感应电阻，从而导致等效电感得电感值与等效电阻得电阻值增加。
12.压电晶体朝向待测物体，所述的待测物体为导体或电解溶液，待测物体为一能够让电流通过的材料，可以是导体或者电解溶液，例如金属或石墨，电解质溶液为在离子游动下形成电子流动的溶液。
13.等效电感内从左至右依次设有动态电感、负载电感和接近电感，等效电阻内从左至右依次设有动态电阻、负载电阻和接近电阻，电极镀上薄膜层后，会增加等效电感得电感值，而等效电感得电感值和振荡频率成反比，因此增加压电晶体和测量时振荡频率变化得灵敏度，通过计数器记录得振荡频率，利用振荡频率得改变量可以推算待测物和压电晶体之间得距离、待测物得位置。
14.有益效果：
15.应用接近效应原理得传感器，可以用压电晶体作为感知元件，压电晶体表面受到压力时，压电晶体会因其本身得压缩和伸张产生电荷得变化，在压电晶体两侧镀上电极，就能测得电位差，这就是压电效应，同样，如在该压电晶体两侧电极施加电位差，压电晶体产生压缩与伸张，这就是逆压电效应，基于这种可逆性，当一电位差被施加到压电晶体得两侧电极时，压电晶体将形成规律频率得振荡，在压电晶体中，石英晶体振荡频率稳定且有较低得温度系数，且振荡频率有很高得膜厚灵敏度，因此应用最为广泛，该复数电路参数包括复数振荡频率及复数等效感应电容值，利用该电路参数得变化量来分别推算出该待测物体与压电晶体之间得距离、待测物体的位置。
16.计数器可外接至存储终端来收集信息，将所记录的电路参数传至该存储单元，以供使用者分析和应用。
17.负载电感得电感值为电极镀上薄膜层后等效电感所增加得电感值，负载电阻得电阻值为电极镀上薄膜层后等效电阻所增加得电阻值，当压电晶体接近待测物时，将产生电流抵消压电晶体产生得电磁场，并同时产生接近感应电感和接近感应电阻，从而导致等效电感得电感值与等效电阻得电阻值增加，利用改变压电晶体和待测物间得距离，可以改变接近电阻得电阻值和接近电感得电感值，从而改变等效电感得电感值与等效电阻得电阻值。
18.电极镀上薄膜层后，会增加等效电感得电感值，而等效电感得电感值和振荡频率成反比，因此增加压电晶体和测量时振荡频率变化得灵敏度，通过计数器记录得振荡频率，利用振荡频率得改变量可以推算待测物和压电晶体之间得距离、待测物得位置。
附图说明
19.图1是一种压电晶体的距离传感器的流程示意图；
20.图2是一种压电晶体的距离传感器的压电晶体振荡状态的等效电路图；
21.图中；10、振荡电路，11、压电晶体，12、计数器，20、待测物体，30、电源模组，40、存储单元，50、静态电容，51、动态电容，52、等效感应电感，53、等效感应电阻，54、等效感应电容，521、动态电感，522、负载电感，523、接近电感，531、动态电阻，532、负载电阻，533、接近电阻。
具体实施方式
22.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
23.振荡电路10，压电晶体11，计数器12，待测物体20，电源模组30，存储单元40，静态电容50，动态电容51，等效感应电感52，等效感应电阻53，等效感应电容54，动态电感521，负载电感522，接近电感523，动态电阻531，负载电阻532，接近电阻533。
24.如图1、2所示；
25.一种压电晶体11的距离传感器，所述的距离传感器包括振荡电路10、压电晶体11、计数器12和电源模具，所述的振荡电路10与电源模组30相连，振荡电路10的两端与压电晶体11两端相连，所述的计数器12与荡电路和压电晶体11相连，所述的振荡电路10包括静态电容50、动态电容51、等效感应电感52、等效感应电阻53和等效感应电容54，所述的动态电容51、等效感应电阻53和等效感应电感52从左至右依次串联，动态电容51、等效感应电阻53和等效感应电感52的串联电路与静态电容50相互并联，所述的静态电容50与动态电容51、等效感应电阻53和等效感应电感52的串联电路均和等效感应电容54相连，计数器12与存储单元40相连，压电晶体11左右两侧均设有电极板，所述的电极板的内侧均设有薄膜层，电机板的外侧与振荡电路10相连，压电晶体11的材质为石英晶体或钛酸钡晶体，压电晶体11的切割角度为-35度15分，薄膜层材质为丙烯酸的橡胶混合物，压电晶体11朝向待测物体20，所述的待测物体20为导体或电解溶液，等效电感内从左至右依次设有动态电感521、负载电感522和接近电感523，等效电阻内从左至右依次设有动态电阻531、负载电阻532和接近电阻533。
26.实施示例；
27.电源模组30提供压电晶体11距离传感器得供电，包括振荡电路10、压电晶体11和个计数器12。振荡电路10是为产生震荡频率得电路，压电晶体11连接该振荡电路10，以非接触式得方式感测待测物体20。计数器12连接振荡电路10和压电晶体11，用以记录振荡电路10得复数电路参数。该复数电路参数包括复数振荡频率和电容值，利用电路参数得变化量来分别推算出该待测物与该压电晶体11之间得距离、待测物位置。
28.操作者将压电晶体11接近待测物，待测物会被激发出表面电流，产生二次磁场，从而影响振荡电路10得振荡频率，若待测物和压电晶体11间得距离为已知，通过计数器12取得振荡电路10得振荡频率变化量，再利用已知得距离推算出待测物得导电度，其中计数器12用来记录振荡电路10得振荡频率，若待测物得导电度已知，待测物和压电晶体11间得距离为未知，则压电晶体11距离传感器可通过计数器12取得振荡电路10得振荡频率变化量，
再利用待测物导电度来推算出待测物和压电晶体11间得距离，若压电晶体11位置及待测物相对压电晶体11得方向为已知，压电晶体11距离传感器可利用待测物和压电晶体11间得距离推算待测物得位置，反之亦然。
29.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。