压电式传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种压电式传感器，包括压电换能器和固定装置，其中，固定装置设置有凹槽，压电换能器的下部设在凹槽内，压电换能器上部凸出于固定装置的外表面，压电换能器的上部设置有用于与GIS外壁贴合的贴合面，从而在使用时可选用具有与GIS外壁可紧密贴合的贴合面的压电换能器，将该压电换能器嵌入固定装置之后，再将固定装置固定在GIS外壁表面即可实现对其内部放电的检测和准确定位，解决了现有技术中的压电式传感器仅适用于GIS外壁为平面的情况下，灵活性差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
压电式传感器
本技术涉及检测技术，尤其涉及一种压电式传感器。
技术介绍
局部放电是气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear, GIS)中局部区域内发生的放电现象，如果局部放电长期存在，将会造成绝缘的破坏，从而导致GIS内部发生贯穿性击穿。目前通过在GIS外壁安装压电式传感器，能够在GIS运行中实现利用压电式传感器采集GIS内部的声信号，进而实现对其内部放电的检测和准确定位，及时发现GIS隐患ο 现有技术中，压电式传感器中的压电换能器与GIS外壁的接触面通常为平面型，需要GIS的外壁具有可与该接触面紧密贴合的区域，才能使得压电式传感器能够接收到稳定的声信号。因此，现有技术中的压电式传感器仅适用于GIS外壁为平面的情况下，灵活性差。
技术实现思路
本技术提供一种压电式传感器，用于解决现有技术中的压电式传感器仅适用于于GIS外壁为平面的情况下，灵活性差的技术问题。 本技术的第一个方面是提供一种压电式传感器，包括: 压电换能器和固定装置； 所述固定装置设置有凹槽，所述压电换能器的下部设在所述凹槽内，所述压电换能器上部凸出于所述固定装置的外表面； 所述压电换能器的上部设置有用于与GIS外壁贴合的贴合面。 如上所述的压电式传感器，所述固定装置上还设置有用于连接所述GIS的连接机构。 如上所述的压电式传感器，所述连接机构包括至少两个磁铁，所述磁铁分别设置于所述凹槽两侧，所述磁铁一端与所述固定装置吸合，所述磁铁另一端用于与所述GIS的外壁吸合。 如上所述的压电式传感器，所述磁铁与所述GIS吸合的表面为凹弧面。 如上所述的压电式传感器，所述贴合面为凹弧面。 如上所述的压电式传感器，所述压电换能器包括外壳、压电陶瓷、吸声背衬和匹配层；所述压电陶瓷、吸声背衬和匹配层设置于所述外壳内部；所述压电陶瓷设置于所述吸声背衬和所述匹配层之间。 如上所述的压电式传感器，所述凹槽为阶梯槽，所述压电换能器嵌入所述凹槽的一端为凸台，所述凸台与所述阶梯槽的形状匹配。 本技术提供的压电式传感器，包括压电换能器和固定装置，其中，固定装置设置有凹槽，压电换能器的下部设在凹槽内，压电换能器上部凸出于固定装置的外表面，压电换能器的上部设置有用于与GIS外壁贴合的贴合面，从而在使用时可选用具有与GIS外壁可紧密贴合的贴合面的压电换能器，将该压电换能器嵌入固定装置之后，再将固定装置固定在GIS外壁表面即可实现对其内部放电的检测和准确定位，解决了现有技术中的压电式传感器仅适用于GIS外壁为平面的情况下，灵活性差的技术问题。 【附图说明】 图1为本技术一实施例提供的压电式传感器的剖面图； 图2为本技术实施例提供的压电式传感器中的压电换能器的正视图； 图3A和图3B为本技术实施例提供的另两种压电换能器的正视图； 图4A为本技术实施例提供的压电式传感器中的一种固定装置的剖面图； 图4B为本技术实施例提供的压电式传感器中的另一种固定装置的剖面图； 图5为本技术实施例提供的一种固定装置的俯视图； 图6为本技术实施例提供的磁铁的正视图。 【具体实施方式】 图1为本技术一实施例提供的压电式传感器的剖面图，如图1所示，本实施例所提供的压电式传感器包括压电换能器I和固定装置2。压电换能器I嵌入上述固定装置2中。具体的，固定装置2设置有凹槽，压电换能器的下部设在凹槽内，压电换能器I上部凸出于固定装置2的外表面。压电换能器I的上部设置有用于与GIS外壁贴合的贴合面。 在实际应用中，压电换能器I可以为多个，从而不同的压电换能器I设置有不同的用于与不同GIS外壁贴合的贴合面。 图2为本技术实施例提供的压电式传感器中的压电换能器的正视图，该压电换能器I用于嵌入上述固定装置2，若GIS外壁为凸弧面，如图2所示，压电换能器I包括用于与GIS外壁贴合的贴合面11，以及设置于压电换能器I下部的凸台12，其中，压电换能器I下部嵌入固定装置2中。 例如:贴合面11为弧面，该弧面的曲率半径为40mm，沿压电换能器I的高度方向嵌入固定装置2,压电换能器I的长可为40mm,宽可为30mm。 需要说明的是，图2中的贴合面11为凹弧面，从而该贴合面11与GIS外壁相匹配，以使压电换能器I中的贴合面11与GIS外壁能够紧密贴合。本领域技术人员可以理解，贴合面11不限于为凹弧面，图3A和图3B为本技术实施例提供的另两种压电换能器的正视图，如图3A和图3B所示，若GIS外壁为平面或者其他形式曲面，则贴合面11相应为平面或者其他形式曲面。 当GIS内部的声源位置距离边角处较近时，为了更好的接收到声信号，并对声源进行准确定位，需要在GIS的边角附近或者弧形外壁表面安装本实施例中的压电式传感器，将压电式传感器中的压电换能器I的贴合面11与GIS边角部分或者弧形外壁紧密贴合，从而提高GIS内部的声源定位和检测的准确性。因此，在实际应用中，可根据压电式传感器的不同安装位置，选用具有不同贴合面11的压电换能器1，从而实现贴合面11与GIS外壁的紧密贴合。 进一步，压电换能器包括外壳、压电陶瓷、吸声背衬和匹配层，上述贴合面11和凸台12设置于外壳的表面，压电陶瓷、吸声背衬和匹配层设置于外壳内部，其中，压电陶瓷设置于吸声背衬和匹配层之间。 进一步，吸声背衬的材料为复合材料，该复合材料包括钨粉和环氧树脂。吸声背衬的作用是用于吸收声波，防止进入吸声背衬中的声波反射回到压电换能器I中的压电阵列，造成干扰，以及减少各压电换能器之间的声耦合。可采用以钨粉和环氧树脂作为主体的复合材料制作吸声背衬，该复合材料的声阻抗适中，可保证压电换能器I的带宽的同时，满足一定的灵敏度。 进一步，匹配层包括相互贴合的石英单晶层和硅橡胶层。为了解决增加吸声背衬所带来的声阻抗上升，进而导致的压电换能器I灵敏度下降的问题，根据声波在匹配层中的传播特性，设置相互贴合的石英单晶层和硅橡胶层构成该匹配层，从而使得该匹配层可以达到100?200KHZ的信号范围。 进一步，压电陶瓷的材料为钛酸铅陶瓷。压电换能器I的材料选用钛酸铅，其频率常数的理论值为2.1MHz._。由于钛酸铅陶瓷的居里点较高，因而适用于高温环境工作，并且钛酸铅陶瓷的介电常数在所有压电陶瓷材料中最小，又比压电单晶大一个数量级，因此，具有中等的电阻抗，非常适合于作为压电陶瓷的材料。 固定装置2固定在GIS外壁表面，图4Α为本技术实施例提供的压电式传感器中的一种固定装置的剖面图，如图4Α所示，固定装置2包括用于嵌入压电换能器的凹槽21。 例如:固定装置2为平板状，凹槽21沿固定装置2的高度方向设置，该凹槽21的深度根据压电换能器I的高度进行设定，为了与图1提供的压电式传感器中的压电换能器匹配，可设置凹槽深度与压电换能器I的高度相同，均为35mm，即凹槽21底部镂空，压电换能器I的信号传输线可从凹槽21底部穿出。固定装置2的宽度为80mm，长度为120mm。 图4B为本技术实施例提供的压电式传感器中的另一种固定装置的剖面图，如图4B所示，若凹槽21底部非镂空，可在凹槽底部设置用于穿出压电换能器I的信号传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电式传感器，其特征在于，包括：压电换能器和固定装置；所述固定装置设置有凹槽，所述压电换能器的下部设在所述凹槽内，所述压电换能器上部凸出于所述固定装置的外表面；所述压电换能器的上部设置有用于与GIS外壁贴合的贴合面。

【技术特征摘要】
1.一种压电式传感器，其特征在于，包括: 压电换能器和固定装置； 所述固定装置设置有凹槽，所述压电换能器的下部设在所述凹槽内，所述压电换能器上部凸出于所述固定装置的外表面； 所述压电换能器的上部设置有用于与Gis外壁贴合的贴合面。2.根据权利要求1所述的压电式传感器，其特征在于，所述固定装置上还设置有用于连接所述GIS的连接机构。3.根据权利要求2所述的压电式传感器，其特征在于，所述连接机构包括至少两个磁铁，所述磁铁分别设置于所述凹槽两侧，所述磁铁一端与所述固定装置吸合，所述磁铁另一端用于与所述GIS的外壁吸合。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄石磊，蒲道杰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司检修公司，中科诺维北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11