[發明專利]一種基于帕斯卡原理的數字式傾斜角傳感器

有效

• 申請號: 201410029394.3
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103743385A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 孫曉明;姜先州;張建偉;吳明海
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01C9/12
• 分類號: G01C9/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 彭成

技術領域

本發明涉及一種基于帕斯卡原理的數字式傾斜角傳感器。

背景技術

傳感器技術一直是熱門技術，其中傾斜角傳感器在工廠、鐵路、機械、橋梁鋪設、汽車等行業有著廣泛的應用。在傳統的各種傾斜角傳感器中，多是以模擬量轉換的方式進行物理量的轉換（如電解式、應變式等），其輸出是模擬量，取樣信號只有量的變化沒有質的變化，很難抵御外部的干擾和內部的漂移，穩定性和可靠性難以滿足使用要求，因此，設計精度高、靈敏度高、穩定性和可靠性高的傾斜角傳感器是比較困難的（這也是高性能傳感器價格比較高的原因之一），而數字化取樣的傳感器在精度、可靠性和穩定性方面會得到根本性的改善，所以數字化物理量轉換機理的研究已成為傳感器研究領域的一個主攻方向。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供了一種基于帕斯卡原理的數字式傾斜角傳感器，該傳感器具有以下特點：輸出的是數字信號，每個感應元都是以開關脈沖的形式輸出信號，取樣數據只有“0”與“1”，克服了傳統的模擬量檢測方式本身帶有模糊的成份，避免了受溫度、空氣壓強、電場、磁場等多種環境分布參數的影響，大大地提高了檢測的準確性、可靠性，而且分辨率和精度很高，結構簡單，成本低。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于帕斯卡原理的數字式傾斜角傳感器，包括外殼，外殼內設有電路系統、懸掛擺部件、液壓式微位移放大部件5、光纖傳像束和光敏二極管陣列，其中，

所述電路系統的結構為：包括微處理器37、驅動電路34、信號處理電路35和光敏二極管掃描電路36，其中，微處理器37通過驅動電路34與半導體激光器17電路連接；微處理器37與光敏二極管掃描電路36連接，光敏二極管掃描電路36與光敏二極管38連接；微處理器37與信號處理電路35連接，信號處理電路35與光敏二極管掃描電路36連接；

所述懸掛擺部件的結構為：包括擺錘8、T型推桿7、擺錘轉軸6，擺錘8通過T型推桿7與擺錘轉軸6活動連接；

所述液壓式微位移放大部件5有兩個，其結構為：包括儲液管21以及由透明材料制成的指示管20，其中，儲液管21由上殼體22和下殼體24扣合形成，儲液管21內設有膜片23（優選橡膠膜片），膜片23下方設有推板26，推板26下部連接有推桿28，相應地，下殼體24上設有導向孔27，推桿28穿過導向孔27，推桿28末端與T型推桿7緊密接觸（一個液壓式微位移放大部件5的推桿28與T型推桿7的一端緊密接觸，另一個液壓式微位移放大部件5的推桿28與T型推桿7的另一端緊密接觸）；指示管20位于儲液管21上方，并穿過上殼體22與儲液管21連通，指示管20上部設有激光光源，指示管20內設有浮子19，浮子19上設有反光板40，反光板40的作用是：將由激光光源發出的光線（激光束）反射照射到光纖上（由于激光光源是從指示管20上方射出激光束，需要偏轉90度后才能轉為平行的激光束，從而照射在光纖上，故反光板40與水平方向的夾角為45度）；

所述激光光源的結構為：包括半導體激光器17和準直透鏡18，準直透鏡18位于半導體激光器17的前端（激光光源的結構和工作原理為公知常識，在此不再贅述）；

所述光纖傳像束29沿指示管20的軸向方向排列成若干豎列，指示管20和光纖傳像束29之間設置圓柱狀透鏡30，每豎列的首尾對齊，每豎列由若干根豎向排列的光纖組成；每豎列光纖對應一組光敏二極管陣列，每組光敏二極管陣列由若干個光敏二極管組成，光纖與光敏二極管連接。