一种非对称式薄膜压力传感器的制作方法

本发明属于传感器，特别是涉及一种非对称式薄膜压力传感器。

背景技术：

1、压力传感器是能够感受压力信号，并能够按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。薄膜压力传感器是薄状造型的压力传感器，根据薄膜压力传感器的技术指标，对于聚偏氟乙烯压电薄膜又称为pvdf，该薄膜用作压力传感器时，该具有如下优点：(1)压电常数大；(2)频响高、量程大；(3)声波阻抗低。与其他可用于冲击波压力测量的电气石、压电石英、压电陶瓷、锰铜等敏感元件相比，聚偏氟乙烯压电薄膜更适合于冲击波压力的有效测量。

2、现有的pvdf压力传感器在冲击波测量领域较广，且多采用覆铜板型的pvdf型结构，其具有如下问题：(1)由于铜电极与压电薄膜之间均为自由接触，而传感器的外部绝缘层与铜层封装层的刚度较大，冲击波的压力幅值较小，此类传感器在收到压力时需要先将前后电极与压电膜压紧然后才能够产生稳定的输出信号，当传感器测量压力较大或者位于可加预压力的固体结构内部时，该自由接触的影响较小；但是当测量压力较小时，封装层的刚性和位移则会导致测量结果偏差较大；(2)附着在厚度较大的绝缘膜上的铜电极为整面覆铜，厚度和刚性较大，考虑到实际冲击波的加载方向的不确定性，因此刚性较大的迎波面封装层表面褶皱容易导致测量误差。因此针对以问题，为提高结构表面冲击波不同入射角度加载工况下的信号捕捉率，减小封装层运动的影响，提供本技术方案的非对称式薄膜压力传感器具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供了一种非对称式薄膜压力传感器，解决了以上问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的一种非对称式薄膜压力传感器，包括设置于中间位置且中间开设有通孔的间隔层、设置于通孔内且与之相匹配的聚偏氟乙烯压电膜、设置于聚偏氟乙烯压电膜底面的下电极片、设置于聚偏氟乙烯压电膜上部迎波面的上电极片、设置于下电极片以及上电极片外表面的外绝缘层、安装于上电极片以及下电极片上的接线端点；

4、所述聚偏氟乙烯压电膜的底面与下电极片表面相平齐；所述上电极片底部与聚偏氟乙烯压电膜表面相贴合后两侧形成迎波斜面并延伸后与间隔层上表面相贴合，所述间隔层下表面与外绝缘层相贴合，位于所述聚偏氟乙烯压电膜高出间隔层的侧面与上电极片迎波斜面以及间隔层的上表面形成棱台环状形的空隙，所述聚偏氟乙烯压电膜位于空隙中心位置；

5、所述间隔层及聚偏氟乙烯压电膜、下电极片、上电极片、外绝缘层相叠形成非对称式结构。

6、进一步地，所述上电极片采用双面带有导电胶的柔性可粘接的纤维编织基体层，所述纤维编织基体层具体采用镀铝膜编织布，厚度为0.0125mm-0.2mm。

7、进一步地，所述聚偏氟乙烯压电膜为圆形且直径为5±0.1mm，厚度为0.053mm-0.06mm。

8、进一步地，上极片采用双面pi覆铜膜，厚度为0.02mm-0.2mm。

9、进一步地，所述间隔层采用pet膜，厚度为0.012mm-0.05mmm。

10、进一步地，所述外绝缘层采用pi膜，厚度为0.002mm-0.25mm。

11、进一步地，所述接线端点为锡焊点。

12、本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：

13、本发明的薄膜压力传感器代用非对称式的布置，包括由pi覆铜膜构成的下电极片、镀铝膜编织布构成的柔性可粘接的上电极片、位于中间为的其表面中间开设有通孔并用于容纳聚偏氟乙烯压电膜的间隔层、位于上电极片及下电极片外表面的外绝缘层，由pi覆铜膜作为一侧接触电极，该侧作为传感器的避免，通过导电胶粘贴的方式直接安装于结构表面，对于传感器的迎波面采用镀铝膜编织布构成的柔性可粘接的上电极片，具有导电性和双面粘接的特性，且聚偏氟乙烯压电膜的迎波面与上电极直接粘接固定，通过预压措施将聚偏氟乙烯压电膜的另一侧与下部pi覆铜膜紧密贴合，采用聚偏氟乙烯压电膜凸起的设计，非对称式薄膜压力传感器能够获取得到更大入射角度加载工况下的信号捕捉率，减小封装层运动的影响，减小较大的迎波面封装带来的表面褶皱影响测量的误差。

14、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于：包括设置于中间位置且中间开设有通孔(501)的间隔层(5)、设置于通孔(501)内且与之相匹配的聚偏氟乙烯压电膜(4)、设置于聚偏氟乙烯压电膜(4)底面的下电极片(1)、设置于聚偏氟乙烯压电膜(4)上部迎波面的上电极片(2)、设置于下电极片(1)以及上电极片(2)外表面的外绝缘层(3)、安装于上电极片(2)以及下电极片(1)上的接线端点(6)；

2.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，所述上电极片(2)采用双面带有导电胶的柔性可粘接的纤维编织基体层，所述纤维编织基体层具体采用镀铝膜编织布，厚度为0.0125mm-0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，所述聚偏氟乙烯压电膜(4)为圆形且直径为5±0.1mm，厚度为0.053mm-0.06mm。

4.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，所述上极片(2)采用双面pi覆铜膜，厚度为0.02mm-0.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，所述间隔层(5)采用pet膜，厚度为0.012mm-0.05mmm。

6.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，所述外绝缘层(3)采用pi膜，厚度为0.002mm-0.25mm。

7.根据权利要求1所述的一种非对称式薄膜压力传感器，其特征在于，所述接线端点(6)为锡焊点。

技术总结
本发明公开了一种非对称式薄膜压力传感器，涉及传感器技术领域。本发明包括开设有通孔的间隔层、聚偏氟乙烯压电膜、下电极片、设置于聚偏氟乙烯压电膜上部迎波面的上电极片、外绝缘层、接线端点；位于聚偏氟乙烯压电膜高出间隔层的侧面与上电极片迎波斜面以及间隔层的上表面形成棱台环状形的空隙，间隔层及聚偏氟乙烯压电膜、下电极片、上电极片、外绝缘层相叠形成非对称式结构。本发明通过预压措施将聚偏氟乙烯压电膜的另一侧与下部PI覆铜膜紧密贴合，采用聚偏氟乙烯压电膜凸起的设计，非对称式薄膜压力传感器能够获取得到更大入射角度加载工况下的信号捕捉率，减小封装层运动的影响，减小较大的迎波面封装带来的表面褶皱影响测量的误差。

技术研发人员：张永亮,赵红宇,郑航,马宏昊,海得琛,杨科
受保护的技术使用者：合肥知路科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12