基于多层PZT的电抗器PENG振动传感器的制作方法

本技术属于电抗器振动测量领域，涉及基于多层pzt的电抗器peng振动传感器。

背景技术：

1、传统的电抗器振动信号测量方法主要依赖传感器和外部电源进行供电。尽管这种方法已被广泛应用，但它仍然存在一些明显的不足之处，影响了测量的精确性、可靠性、成本效益以及实际应用中的可行性。

2、1、灵敏度不足

3、传统传感器的灵敏度通常较低，难以精确地捕捉到微小的振动信号。这不仅影响了测量的准确性，而且可能导致一些重要的信息被遗漏。在电力系统中，电抗器的微小振动可能预示着一些潜在的问题或即将发生的故障。如果不能及时、准确地检测到这些信号，可能会对电力系统的稳定运行构成威胁。

4、2、外部电源供电的局限性

5、传统传感器需要外部电源进行供电，这不仅增加了安装和维护的复杂性，而且可能使传感器在某些环境中受到限制。例如，在偏远地区或恶劣环境中，提供稳定的电源可能是一个巨大的挑战。此外，外部电源还可能引入电磁干扰，影响测量结果的准确性。

6、3、制造成本高昂

7、传统传感器的制造通常涉及到特殊材料和复杂工艺，导致其制造成本较高。这不仅增加了应用的成本，而且限制了其在某些场景中的可行性。特别是在一些发展中国家或地区，高昂的传感器成本可能是阻碍其广泛应用的主要因素。

8、4、环境影响稳定性

9、传统传感器在不同的环境条件下可能受到影响，如温度、湿度等因素。这些环境因素可能导致传感器的性能发生变化，影响其稳定性和可靠性。例如，在高温环境中，传感器的灵敏度可能会下降；在高湿度环境中，传感器可能会发生漂移。这些环境问题不仅影响了测量的准确性，而且增加了维护的难度和成本。

10、传统的电抗器振动信号测量方法虽然在一些场景中仍然具有一定的应用价值，但其存在的不足之处也限制了其更广泛的应用和发展。为了克服这些问题和挑战，需要不断探索和创新，开发更加先进、可靠和成本效益更高的测量技术和方法。这将有助于提高电力系统的安全性和稳定性，推动相关行业的持续发展和进步。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的在于提供基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，解决电抗器振动信号测量中存在的灵敏度低、需要外部电源供电、制作成本高和受环境影响等技术问题，从而提高测量的精确性、可靠性和经济性。

2、为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，包括振动感应单元、能量转换单元和信号处理单元；

4、所述振动感应单元与并联电抗器电连接，振动感应单元通过感应电抗器的振动来获取振动信号；所述能量转换单元与振动感应单元电连接，能量转换单元将振动感应单元获取的振动信号中的振动能量转换为电能；所述信号处理单元与能量转换单元电连接，信号处理单元接收转换后的电能信号，并进行处理和分析；

5、所述振动感应单元内部由交替分布的驻极体层与气体层组成，驻极体层均匀分布并将各空气层包覆成为封闭腔体；

6、所述驻极体层由多孔铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅pzn-pzt层、氧化铟锡ito层、聚对苯二甲酸乙酯pet层和金箔层组成；

7、将最上层的驻极体层作为上电极驻极体，最下层的驻极体层作为下电极驻极体；中间层的驻极体层以金箔层为对称层从内至外依次设有聚对苯二甲酸乙酯pet层、氧化铟锡ito层和多孔铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅pzn-pzt层；上电极驻体和下电极驻极体从外至内分别依次设置多孔铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅pzn-pzt层、氧化铟锡ito层、聚对苯二甲酸乙酯pet层和金箔层；

8、在驻极体层外部两侧表面分别设置金薄膜作为电极。

9、进一步的，铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅为一种复合压电材料，由铅锆钛酸铅pzt和铅锆钛酸镍pzn两种压电材料组成。

10、进一步的，所述多孔铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅pzn-pzt层是通过采用混合溶剂相分离方法制备的带孔的pzn-pzt薄膜，将制备的带孔的pzn-pzt薄膜组装到传统的pzn-pzt固体薄膜上层，并采用旋涂技术在制备的带孔的pzn-pzt薄膜表面设计多孔结构。

11、进一步的，所述带孔的pzn-pzt薄膜表面呈若干个规则的梯形结构。

12、进一步的，所述氧化铟锡ito为透明膜，具有高透明度和良好的导电性能。

13、本实用新型的有益效果在于：

14、第一，本实用新型中通过采用多孔铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅pzn-pzt层和特殊的多层结构设计，传感器的振动感应能力得到提高，能够更准确地感应和获取振动信号，从而提高了测量的精确度。

15、第二，本实用新型中的peng自取能传感器的制造过程相对简单，不需要特殊材料和复杂工艺，降低了生产成本，提高了可行性和商业化发展的可能性。

16、第三，本实用新型中通过自振动感应单元能够感应并联电抗器的振动并获取振动信号，而不需要外部电源供电。这降低了传感器的能耗和对外部电源的依赖，提高了传感器的自主性和可靠性。

17、第四，本实用新型中的多孔pzn-pzt层采用混合溶剂相分离方法制备，并特别设计了多孔结构，增加了传感器的表面积和感应能力。规则的梯形结构设计能够承受更大的力量变形，提高了传感器的测量范围和稳定性。使感器在各种环境条件下都能正常工作，不受外部环境的影响，如温度、湿度等因素。这增加了传感器的稳定性和可靠性，确保了长期稳定的测量性能。

18、第五，本实用新型中的传感器具有简单的结构和设计，易于安装和使用。传感器的信号处理电路能够将电能信号转换为可供测量和分析的电信号，用户可以通过无线或有线方式将数据传输到远程设备或云平台，实现实时监测和远程控制。

19、本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，其特征在于：包括振动感应单元、能量转换单元和信号处理单元；

2.根据权利要求1所述的基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，其特征在于：铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅为一种复合压电材料，由铅锆钛酸铅pzt和铅锆钛酸镍pzn两种压电材料组成。

3.根据权利要求2所述的基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，其特征在于：所述多孔铅锆钛酸镍铅锆钛酸铅pzn-pzt层是通过采用混合溶剂相分离方法制备的带孔的pzn-pzt薄膜，将制备的带孔的pzn-pzt薄膜组装到传统的pzn-pzt固体薄膜上层，并采用旋涂技术在制备的带孔的pzn-pzt薄膜表面设计多孔结构。

4.根据权利要求3所述的基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，其特征在于：所述带孔的pzn-pzt薄膜表面呈若干个规则的梯形结构。

5.根据权利要求4所述的基于多层pzt的电抗器peng振动传感器，其特征在于：所述氧化铟锡ito为透明膜，具有高透明度和良好的导电性能。

技术总结本技术涉及基于多层PZT的电抗器PENG振动传感器，属于电抗器振动测量领域。包括振动感应单元、能量转换单元和信号处理单元。振动感应单元通过感应并联电抗器的振动获取振动信号，并由能量转换单元转换为电能信号，再经由信号处理单元进行处理和分析。振动感应单元的其驻极体层由多孔PZN‑PZT、ITO、PET和金箔层组成，具有独特的结构。PZN‑PZT是一种复合压电材料，而多孔PZN‑PZT层则采用特定方法制备，表面设计有多孔结构。本技术解决了现有技术中电抗器振动信号测量存在的灵敏度低、需要外部电源供电、制作成本高和受环境影响等技术问题，提高了测量的精确性、可靠性和经济性。技术研发人员：周鼎,黄亮,毛凯,周均,熊国军,韦冬洪,舒鸿科,王玉萌,马永强,邓雨,皮璐瑜,黄洪兴,曹鑫,胡皓然,李泽琦,李根,肖懿受保护的技术使用者：国家电网有限公司技术研发日：20231214技术公布日：2024/7/9