谐振型压电驱动式地面电场传感器制造技术

本发明专利技术是一种谐振型压电驱动式地面电场传感器，包括：在压电驱动片上设有多个孔；在每个金属感应电极上设有多个固接孔；在金属固定板上对称布设有多个连接孔；每个绝缘柱的底端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个绝缘柱的上端部分别固接于每个金属感应电极上的一个固接孔内；每个金属柱的下端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个金属柱的顶端固接于压电驱动片的一个孔内；多个金属柱位于每对绝缘柱之间；压电驱动片位于由多个绝缘柱、金属固定板和多个金属感应电极组成的空间中，且压电驱动片、金属固定板和多个金属感应电极相互平行，压电驱动片通过多个金属柱与金属固定板连接，多个金属感应电极分别通过每个绝缘柱与金属固定板连接。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是一种谐振型压电驱动式地面电场传感器，包括：在压电驱动片上设有多个孔；在每个金属感应电极上设有多个固接孔；在金属固定板上对称布设有多个连接孔；每个绝缘柱的底端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个绝缘柱的上端部分别固接于每个金属感应电极上的一个固接孔内；每个金属柱的下端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个金属柱的顶端固接于压电驱动片的一个孔内；多个金属柱位于每对绝缘柱之间；压电驱动片位于由多个绝缘柱、金属固定板和多个金属感应电极组成的空间中，且压电驱动片、金属固定板和多个金属感应电极相互平行，压电驱动片通过多个金属柱与金属固定板连接，多个金属感应电极分别通过每个绝缘柱与金属固定板连接。【专利说明】谐振型压电驱动式地面电场传感器
本专利技术涉及传感器，特别涉及谐振型压电驱动式地面电场传感器。
技术介绍
地面电场传感器是地面电场探测的重要设备，地面电场探测对于雷电天气预警具有重要意义。晴朗天气里和雷暴天气的大气电场差别很大，通过地面电场探测及时发现大气电场的这种变化，并加以研究分析，就可以起到雷电预警作用。现有的地面电场传感器主要是场磨式电场传感器和基于硅微加工技术的电场传感器，其中场磨式电场传感器出现得时间早，技术相对成熟，在地面电场探测中应用广泛。基于硅微加工技术的电场传感器是近些年出现的一种微型电场传感器，这种微型电场传感器通常以硅片为主要材料，由普通集成电路工艺技术对硅材料加工而成，具有尺寸小(一般小于I厘米)、重量轻、功耗低、易于批量化的优点。但这种微型电场传感器由于体积微小，对空气中的水滴、灰尘都较敏感，容易损坏，因此需要进行封装，而封装微型电场传感器是一个较难的问题，而且会增加传感器的研制周期和成本，因此这种微型电场传感器还处于研究探索阶段，距离实用化还有一些距离。
技术实现思路
为了解决现有技术方案存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种谐振型压电驱动式地面电场传感器。为实现上述目的，本专利技术提供的谐振型压电驱动式地面电场传感器的技术方案包括:一压电驱动片、多个金属感应电极、一金属固定板，多个绝缘柱和多个金属柱，其中:在压电驱动片上设有多个孔；在每个金属感应电极上设有多个固接孔；在金属固定板上对称布设有多个连接孔；每个绝缘柱的底端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个绝缘柱的上端部分别固接于每个金属感应电极上的一个固接孔内；每个金属柱的下端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个金属柱的顶端固接于压电驱动片的一个孔内；多个金属柱位于每对绝缘柱之间；压电驱动片位于由多个绝缘柱、金属固定板和多个金属感应电极组成的空间中，且压电驱动片、金属固定板和多个金属感应电极相互平行，压电驱动片通过多个金属柱与金属固定板连接，多个金属感应电极分别通过每个绝缘柱与金属固定板连接。优选实施例，所述压电驱动片含有呈方形或圆形的铜片和压电陶瓷，铜片的上表面与压电陶瓷下表面粘结成一体，压电陶瓷的上表面有一层银电极。优选实施例，在所述铜片上布设有两个对称的孔。优选实施例，所述金属感应电极是使用一对金属感应电极，每个金属感应电极呈方形。优选实施例，所述金属固定板呈方形，在金属固定板的四角各设有一个连接孔，四个连接孔分别用于固定四个绝缘柱。优选实施例，在金属固定板两边缘的中间位置分别布设有两个对称的连接孔两个对称的连接用于固定两个金属柱。本专利技术的有益效果:本专利专利技术的这种谐振型压电驱动式地面电场传感器采用传统的机械加工技术制作，但体积较场磨式电场传感器小，功耗也更低一些。与基于娃微加工技术的微型电场传感器相比，这种新传感器虽然体积更大，但其结构相对简单，缩短了传感器的研制周期，且这种新传感器可以直接暴露于空气之中，避免了考虑传感器敏感结构的封装问题，适用于恶劣天气下地面电场的探测。另外，这种电场传感器利用压电驱动片在一定的谐振频率下的振动模态，实现了差分电流输出，有利于提高传感器灵敏度和抑制环境干扰。【专利附图】【附图说明】图1a是本专利技术采用方形压电驱动片的电场传感器结构示意图；图1b是图1a的方形压电驱动片正面示意图；图2a是本专利技术谐振型、圆形压电驱动片地面电场传感器的结构示意图；图2b是图2a的圆形压电驱动片正面示意图；图3是本专利技术的本专利技术谐振型压电驱动式地面电场传感器基本工作原理示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术的谐振型压电驱动式地面电场传感器，压电驱动片I和多个金属感应电极，金属固定板4，多个绝缘柱5和多个金属柱6，其中:在压电驱动片I上设有多个孔；在每个金属感应电极上设有多个固接孔；在金属固定板4上对称布设有多个连接孔；每个绝缘柱5的底端固接于金属固定板4上的一个连接孔内；每个绝缘柱5的上端部分别固接于每个金属感应电极上的一个固接孔内；每个金属柱6的下端固接于金属固定板4上的一个连接孔内；每个金属柱6的顶端固接于压电驱动片I的一个孔内；多个金属柱6位于每对绝缘柱5之间；压电驱动片I位于由多个绝缘柱5、金属固定板4和多个金属感应电极组成的空间中，且压电驱动片1、金属固定板4和多个金属感应电极相互平行，压电驱动片I通过多个金属柱6与金属固定板4连接，多个金属感应电极2和3分别通过每个绝缘柱5与金属固定板4连接。如图1a和图1b示出采用方形压电驱动片的电场传感器结构的实施例1，使用一个压电驱动片1、一对完全相同的金属感应电极、一块金属固定板4、四个绝缘柱5和两个金属柱6组成。一对完全相同的金属感应电极是左感应电极2和右感应电极3。所述多个金属感应电极是使用一对金属感应电极2和3且呈方形，并带有多个固接孔，通过绝缘柱5与金属固定板4连接固定，每个金属感应电极与一对绝缘柱5连接。如图1a和图1b示出压电驱动片I呈方形，或如图2a和图2b示出压电驱动片I呈圆形，所述压电驱动片I含有呈方形或圆形的铜片12和压电陶瓷11，铜片12的上表面与压电陶瓷11下表面粘结成一体，压电陶瓷11的上表面有一层银电极13。由面积较大的铜片12与面积较小的压电陶瓷11粘结而成，压电陶瓷11的外侧有一层银电极13，在谐振型压电驱动式地面电场传感器工作时可施加交流驱动电压。压电驱动片I的铜片12部分有两个对称的孔，通过两个金属柱6连接固定压电驱动片I。所述金属固定板4呈方形，在金属固定板4的四角各设有一个连接孔，四个连接孔分别用于固定四个绝缘柱5。在金属固定板4两边缘的中间位置分别布设有两个对称的连接孔两个对称的连接用于固定两个金属柱6。 如图3示出在外电场E中，谐振型压电驱动式地面电场传感器工作时，需在压电陶瓷11的银电极13的一侧加交流驱动电压，而压电陶瓷11的铜片12部分通过金属柱6与金属固定板4共同接地，压电驱动片I则产生周期振动，其中铜片12可以起到调制外电场E的作用，使得感应电极2和3上产生周期变化的感应电荷。当交流驱动电压处于一定的频率时，压电驱动片I会处于谐振状态，形成类似“跷跷板”式的振动模态，即压电驱动片I的一端远离感应电极、一端靠近感应电极,这样,在这种振动模态下,左感应电极2和右感应电极3上感应电荷量的变化趋势相反，从而形成了一对差分电流信号i+和i_，利用后续的差分信号检测系统检测出这对差分电流信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振型压电驱动式地面电场传感器，其特征在于包括：一压电驱动片、多个金属感应电极、一金属固定板，多个绝缘柱和多个金属柱，其中：在压电驱动片上设有多个孔；在每个金属感应电极上设有多个固接孔；在金属固定板上对称布设有多个连接孔；每个绝缘柱的底端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个绝缘柱的上端部分别固接于每个金属感应电极上的一个固接孔内；每个金属柱的下端固接于金属固定板上的一个连接孔内；每个金属柱的顶端固接于压电驱动片的一个孔内；多个金属柱位于每对绝缘柱之间；压电驱动片位于由多个绝缘柱、金属固定板和多个金属感应电极组成的空间中，且压电驱动片、金属固定板和多个金属感应电极相互平行，压电驱动片通过多个金属柱与金属固定板连接，多个金属感应电极分别通过每个绝缘柱与金属固定板连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏善红，叶超，彭春荣，陈贤祥，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，国家卫星气象中心，
类型：发明
国别省市：北京;11