طراحي و ساخت سنسورهاي فشار ديناميكي با استفاده از فيلم هاي ضخيم پيزوسراميك

Designing and Manufacturing Dynamic Pressure Sensors Using Piezoceramic-Based Thick Films

در مقاله حاضر به بررسي طراحي و ساخت يك نوع سنسور فشار ديناميكي متكي بر ساختار پيزوالكتريك پرداخته شده است. عناصر مهم و اصلي سنسور از پيزوالكتريك اسكرين پرينت شده كه به عنوان عنصر حسگر عمل مي‌كند و همچنين 5 قطعه اساسي شامل ديافراگم، هوسينگ، الكترودها و كانكتور تشكيل شده است. از فرايندهاي جوش ليزر به همراه وايركات، ماشينكاري تخليه الكتريكي، قالب پرس، تراشكاري، فرزكاري و …در روش ساخت استفاده شده است. المان حسگر، شامل يك لايه پيزوالكتريك دايره‌اي است كه در بين دو لايه‌ هادي اسكرين با ضخامت 5/0 ميلي‌متر و قطر 5 ميلي‌متر پرينت شده است. المان حسگر ساختاري متشكل از يك خازن صفحه‌اي با فيلم پيزوالكتريك به عنوان دي الكتريك و دو لايه‌ هادي، براساس ماده نقره به عنوان پوشش الكترود است. فيلم پيزوالكتريك در يك محفظه‌ فولاد ضد زنگ براي آزمون‌هاي ديناميكي بسته-بندي شده است. محدوده‌ اندازه گيري، فشار‌‌هاي تا MPa 100 را دربر مي‌گيرد، درحالي‌كه زمان پاسخ كمتر از sµ10 مي‌باشد. اين سنسور فشار ديناميكي براي اندازه‌گيري فشارهاي گذرا يا تغييرات ديناميكي فشار در مايعات يا گازها مناسب است.

In this article, design and manufacturing of a dynamic pressure sensor based on piezoelectric structure has been put on the agenda. Essential sensor elements are consists of a piezoelectric element that screen printed as sensor element and The five basic components consists of diaphragm, housing, the electrodes and the connector. laser welding, Wire Cut, electrical discharge machining, mold pressing, turning, milling and ... are used in Manufacturing processes. The sensitive element, consisting of a circular piezoelectric layer sandwiched in two conductive layers, is screen printed, it has 0.5 mm thickness and 5 mm diameter. The sensitive element has a structure of a plane capacitor with the piezoelectric film as dielectric and the two conductive layers, based on Ag material, as armatures. Device was encapsulated in a stainless steel housing for the dynamic test. The measuring range covers pressure up to 100 MPa while the reaction time is less than 10 µs. This dynamic pressure transducer is ideal for measuring pressure transients or dynamic pressure pulsations in liquids or gases.