[實用新型]差分式力平衡加速度傳感器

有效

• 申請號: 201320708392.8
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN203519643U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 李小軍;李彩華
• 申請（專利權）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種加速度傳感器，尤其是涉及一種用于中低頻振動測量的加速度傳感器。?

背景技術

加速度傳感器是用來將機械加速度信號轉變成更加方便測量的電信號測試儀表。這種傳感器適合用于測量地震、大型結構、機械、交通、航海等領域的振動測量。?

目前市場上的力平衡加速度傳感器基本基于圖1的結構示意圖。如圖1所示，該加速度傳感器采用差動電容作為加速度檢測敏感元件的閉環式傳感器。當由于外界運動而使傳感器線圈產生位移時，差動電容就把位移變化轉換成電容量值變化，再利用RC橋式振蕩電路的高頻信號將電容變化轉化為電壓輸出量值。?

現有力平衡加速度傳感器中，通過調整調零機構來調整差動電容中間極板位置來實現調整傳感器電路零點。即通過調整帶有螺紋的調零桿帶動零點架及線圈、差動電容中間極板運動。這種配合穩定性差，在遇到突然的敲擊振動時，調零桿會輕微彈動造成傳感器零點突變。現有結構的傳感器測量范圍有限，約為正負2g，動態范圍也只有120dB，這些缺點使得力平衡加速度傳感器應用范圍有限。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于，提供一種組裝調試簡單、頻帶寬、動態范圍大、測量范圍高、零點穩定的力平衡加速度傳感器。?

本實用新型是通過如下技術方案來實現的：一種差分式力平衡加速度傳感器，其特征在于：包括電路部分和機械底座部分，所描述電路部分有RC橋式振蕩電路、檢波電路及差動輸出電路；所描述的機械底座部分包括有線圈4、磁缸5、差變電容器(由上極板1、中間極板2和下極板3組成)、調零機構和鋁圓環。?

進一步地，所述加速度傳感器的電路部分，RC橋式振蕩電路有自動產生20kHz正弦波的功能，由選頻網絡、放大電路和穩幅電路三部分組成，所產生的高頻正弦波作為激勵信號輸入到差變電容器的輸入端。?

進一步地，所述加速度傳感器的電路部分，該檢波電路可以從差動電容輸出端輸出的高頻載波信號中檢出實際的低頻震動信號，并將該低頻震動信號輸送到差動放大電路中。該檢波電路核心電路為場效應管開關電路。?

進一步地，所述加速度傳感器的電路部分，差動輸出放大電路由兩個運算放大電路組成，見圖2。第一個運送放大電路(OP177_1)的輸出信號為差動輸出信號的正輸出端，同時它也為第二個運算放大電路(OP177_2)的輸入端。第二個運算放大電路的輸出信號為差動輸出信號的負輸出端。正信號輸出端、負信號輸出端構成一對差動輸出信號端口，即為該傳感器的信號輸出端。?

進一步地，所述加速度傳感器的電路部分與機械底座部分通過銅螺釘緊固在一起，通過三個螺釘與機械底座的鋁圓環緊固定，使傳感器機械、電路一體，見圖3的傳感器機械裝配圖。?

進一步地，電路部分的RC橋式振蕩電路的輸出信號通過導線連接到機械底?座的差變電容器輸入端。差變電容器輸出信號端通過導線連接到電路部分的檢波電路輸入端。?

進一步地，傳感器電路部分的輸入輸出端口有+12V、GND、-12V、標定信號、去阻尼信號、正輸出信號和負輸出信號七個端口。?

進一步地，所述加速度傳感器的機械底座部分，線圈4通過膠水粘接的差變電容的中間極板2上，見圖4。而不是通過螺釘緊固連接，有效減輕了傳感器的運動部件的質量，使得傳感器的頻響、動態范圍等多種參數都得到了改善。?

進一步地，所述加速度傳感器的機械底座部分，磁缸5由純鐵加工而成，內部有一個直徑為21毫米的圓柱形空間，該空間正中心位置安裝一個直徑為8毫米的高磁性磁鐵6，見圖5。磁缸5和磁鐵6共同在兩者間的圓環空間內形成均勻磁場。?

進一步地，所述加速度傳感器的機械底座部分，差變電容器由上極板1、中間極板2和下極板3組成。上極板1和下極板3為圓環形電路板，其中上極板1下表面覆銅，下極板3上表面覆銅，見圖6。中間極板2為近似圓形電路板，它的上下兩面均覆銅，見圖7。上極板1、下極板3兩者間距固定，而中間極板2位于上下極板中間，位置可以調整。上極板1與中間極板2上表面組成一組電容，中間極板2的下表面與下極板3組成一組電容，這兩組電容構成一組差變電容器。下極板3的下表面通過膠水緊貼磁缸5上表面安裝，上極板1的上表面通過膠水緊貼一個鋁圓環安裝，并且上極板1與下級板3的固定與間距控制，通過三個相同長度的銅螺桿、銅套管來保持間距，并且保持上極板1、下極板3的表面始終水平。?