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專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于探測(cè)器制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是對(duì)光輻射、溫度、煙火、壓力、接觸都可探測(cè)的多功能傳感技術(shù)領(lǐng)域。
已知許多壓電材料，如水晶，酒石酸鉀鈉、鈦酸鋇、鈮酸鋰，及若干種PZT、陶瓷、氧化物，和高分子薄膜PVDF等，其壓電效應(yīng)被廣泛利用來(lái)制作了壓敏傳感器、力敏傳感器、加速度傳感器、聲傳感器及壓電點(diǎn)火器等等。其中一些陶瓷氧化物因熱釋電效應(yīng)明顯已被用來(lái)制作了紅外光敏元件。最近PVDF薄膜已被用來(lái)制作激光探測(cè)器(中國(guó)專(zhuān)利86207853)，其特點(diǎn)是吸收層采用了石墨吸收體，補(bǔ)償了居里溫度太低的限制而能承受高功率密度激光輻照。所有上述已有技術(shù)只利用了壓電材料具有的兩種物理效應(yīng)(壓電與熱電效應(yīng))之一；紅外傳感器不能用來(lái)測(cè)激光；而石墨吸收體限制了探測(cè)器的響應(yīng)速度，當(dāng)制成大敏感面積探測(cè)器時(shí)，吸收體響應(yīng)的均勻性也有待提高(現(xiàn)為10％)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型傳感器，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使鐵電材料的壓電效應(yīng)與熱電效應(yīng)都能同時(shí)得到有效利用并可以調(diào)節(jié)和控制。這種將敏感作用承受體與功能材料結(jié)合成一體的多功能傳感器，能同時(shí)探測(cè)光輻射，溫度、壓力、煙火、接觸等多種物理作用并給出所需的電信號(hào)。
本實(shí)用新型的多功能傳感器使用的敏感材料包括鉭酸鋰、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鍶等具有較高熱釋電系數(shù)的鐵電材料。將這種材料采用通常的極化處理工藝極化，材料的形狀可以是園形、矩形或?qū)嵱脮r(shí)需的形狀，厚度一般為30μm┄3.5mm，厚度均勻性應(yīng)優(yōu)于10％，面積為0.5cm2┄120cm2。敏感材料的兩面均采用涂銀漿燒結(jié)或蒸鍍金屬導(dǎo)電膜。本實(shí)用新型的特點(diǎn)之一把敏感材料與敏感接收層做成一體，即把已蒸鍍好金屬導(dǎo)電層的鐵電基片的一面做上氧化鉻層，這層氧化鉻層采用電鍍方法，鍍一層厚度5－10μm膜。它具有良好的光譜吸收特性(附

圖1)，從紫外到紅外寬波長(zhǎng)范圍上吸收系數(shù)為0.97且均勻平坦，能耐受1000℃以上高溫、導(dǎo)電。這層氧化鉻層作為敏感作用接收表面承受外界信號(hào)，這一面與外殼連接并接地。它的另一面電極應(yīng)被外殼屏蔽但彼此絕緣，并從此面引出信號(hào)線(xiàn)。
本實(shí)用新型的實(shí)施例如圖2所示，現(xiàn)參照?qǐng)D2說(shuō)明本專(zhuān)利的具體結(jié)構(gòu)。圖2中(1)是探測(cè)器的金屬外殼；與它前面邊緣緊密相連，電接觸良好的是敏感接收層(2)氧化鉻，厚度為5μm、直徑20mm，此作用層被電鍍?cè)谝呀?jīng)極化處理的鐵電陶瓷片(3)的正電極上。鈮酸鋰陶瓷基片厚1.2mm、直徑27mm、厚度均勻性?xún)?yōu)于5％。(4)是另一個(gè)電極，它與外殼絕緣，中間夾以彈性墊襯物(5)為泡沫塑料。(6)是信號(hào)引出線(xiàn)，可以通過(guò)裝在外殼上的插座引出，也可直接引出。這種傳感器可用來(lái)探測(cè)各種脈沖激光的直接輻射，彈性墊襯物(5)是為防止顫噪效應(yīng)在激光探測(cè)時(shí)疊加高頻噪聲而采取的措施。
實(shí)施例1用作激光探測(cè)器其典型的結(jié)構(gòu)及參數(shù)如下有效敏感面直徑 50mm (19.6cm2)響應(yīng)時(shí)間350μs
靈敏度8mv／mJ光譜響應(yīng)范圍200nm┈2.5μm面響應(yīng)均勻性±5％實(shí)施例2如圖2所示的結(jié)構(gòu)，采用PVDF薄膜做敏感材料，有效敏感面直徑為20mm，其該傳感器的具有多種功能的典型參數(shù)如下響應(yīng)時(shí)間100μS靈敏度(光輻射)15mv／mJ靈敏度(溫度)25mv／℃靈敏度(壓力)5mv／gf本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于敏感材料與敏感接收層做成一體，減少了器件的體積，增加了可靠性。傳感器表面可直接觸摸和清洗，干燥后即可重復(fù)使用。它具有多種功能可同時(shí)檢測(cè)聲、光、電、壓接觸等信號(hào)，一機(jī)多用途，并直接承受高功率密度輻射，大面積的激光探測(cè)，特別是解決了輸出光束直徑較大的準(zhǔn)分子激光器的直接測(cè)量問(wèn)題，另外這種多功能傳感器可用于制造各種安全、制動(dòng)、防火、防盜、救護(hù)、檢測(cè)報(bào)警裝置。
權(quán)利要求1.一種由敏感材料、敏感接收層組成的多功能傳感器，其特征在于用經(jīng)極化處理的鐵電材料基片兩面附著上金屬電極做敏感材料(3)，氧化鉻層(2)做敏感接收層鍍?cè)诿舾胁牧?3)的一面上，并做為一個(gè)電極它與外殼(1)相接，敏感材料(3)的另一面為另一電極(4)它與外殼(1)絕緣，且中間夾有一層彈性絕緣墊(5)，信號(hào)線(xiàn)(6)與電極(4)相接。
2.按權(quán)利要求1所述的多功能傳感器，其特征在于所說(shuō)的鐵電材料是同時(shí)具有壓電效應(yīng)與熱釋電效應(yīng)的晶體、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鉭酸鋰和氧化物，高分子薄膜和混合物。
3.按權(quán)利要求1所述的多功能傳感器，其特征在于其敏感接收層采用電鍍氧化鉻層，厚度5－10μm膜。
4.按權(quán)利要求1所述的多功能傳感器，其特征在于所說(shuō)的鐵電材料的形狀可以是園形、矩形或?qū)嵱脮r(shí)需的形狀，厚度30μm┄3.5mm，厚度均勻性應(yīng)優(yōu)于10％，面積為0.5cm2┄120cm2。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于探測(cè)技術(shù)用的儀器，特別是對(duì)光輻射、溫度、煙火、氣流沖擊、壓力、接觸都可探測(cè)的多功能傳感技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型基于鐵電材料同時(shí)具有熱電與壓電性，當(dāng)與高強(qiáng)度、耐高溫的鉻黑吸收體結(jié)合時(shí)構(gòu)成可承受高功率密度輻射、耐機(jī)械磨損、大敏感面積的多功能傳感器，可用于制造各種安全、制動(dòng)、防火、防盜、救護(hù)、監(jiān)測(cè)及報(bào)警裝置。
文檔編號(hào)G01D5/12GK2075771SQ9020210
公開(kāi)日1991年4月24日 申請(qǐng)日期1990年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月28日
發(fā)明者王樹(shù)鐸 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所