[發明專利]基于磁流變彈性體的加速度傳感器

有效

• 申請號: 201410309287.6
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104049108B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 居本祥;張登友;楊百煉
• 申請（專利權）人: 重慶材料研究院有限公司
• 主分類號: G01P15/12
• 分類號: G01P15/12
• 代理公司: 重慶志合專利事務所50210
• 代理人: 胡榮琿

技術領域

本發明涉及一種傳感器，具體涉及一種基于磁流變彈性體的加速度傳感器，屬于磁流變材料及應用技術領域。

背景技術

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備，屬于慣性式傳感器，其將加速度所產生的壓力轉變為便于測量的電信號的測試儀器，是許多控制系統和檢測系統的主要測量工具。目前已經廣泛應用于工業自動控制、汽車、地震測量、軍事和空間系統、醫學及生物工程等領域中。加速度傳感器可以分為壓阻式加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式加速度傳感器和伺服式加速度傳感器。

現有壓阻加速度傳感器是在其內腔的硅梁根部集成壓阻橋，壓阻橋的一端固定在傳感器基座上，另一端掛懸著質量塊。當傳感器裝在被測物體上隨之運動時，傳感器具有與被測件相同的加速度，質量塊按牛頓定律產生力作用于硅梁上，形成應力，使電阻橋受應力作用而引起其電阻值變化，把輸入與輸出導線引出傳感器，可得到相應的電壓輸出值，該電壓輸出值表征了物體的加速度。但是該壓阻式加速度傳感器的制作工藝難度大，壓阻式加速度傳感器使用范圍一般要小于壓電型傳感器，壓阻式加速度傳感器的測量范圍有限，使用中容易達到其量程的極限值。其頻響范圍窄，存在沖擊極限和振動極限小等問題，產品只能用于低精度的粗糙測量，從而降低了壓阻式加速度傳感器的靈敏度，而且壓阻式加速度傳感器的硅梁易受溫度的影響較大，需要進行溫度補償。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種便于加工的基于磁流變彈性體的加速度傳感器，該加速度傳感器的結構簡單，測量精度高，測量范圍廣，且不受溫度變化的影響。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于磁流變彈性體的加速度傳感器，包括不導磁的殼體，其特征在于：所述殼體與一不導磁的基座固定連接構成具有內腔的封閉外殼，所述外殼的內腔中固定有一豎直的不導磁的導向柱，所述導向柱下端與基座固定連接，所述導向柱從下往上依次套有磁流變彈性體、不導磁的質量塊和彈簧，所述磁流變彈性體的上、下端面分別粘接固定有上電極片、下電極片，所述上電極片和下電極片通過導線與殼體側壁上設置的傳感器信號接口相連，所述上電極片與質量塊粘接，所述質量塊與導向柱滑動配合，使質量塊可沿導向柱軸向運動，所述彈簧下端與質量塊接觸，上端與殼體的頂部接觸，所述下電極片與基座之間設有絕緣墊片，該絕緣墊片的上端與下電極片粘接，下端與基座粘接，所述基座內設有用于設置永磁體的密封空腔，一永磁體封裝在該密封空腔內。

所述基座由基框，上蓋板和下底板構成，上蓋板和下底板分別固定在基框的上下兩端，構成基座的密封空腔,?所述上蓋板上焊接固定導向柱。

所述永磁體采用N52的NdFeB磁體。

所述殼體、基座、導向柱和質量塊采用不銹鋼或者硬質合金材料。

所述磁流變彈性體、不導磁的質量塊、彈簧、上電極片、下電極片和絕緣墊片不與外殼的內腔接觸。

所述傳感器信號接口的輸出端與信號處理模塊的輸入端相連，可以將變化的阻值信號轉換為數值信號，便于直接讀取信息。

本發明的有益效果：本發明的結構簡單、加工簡便，易操作，降低了成本，通過殼體與基座連接構成具有內腔的封閉外殼，外殼的內腔內設置導向柱，導向柱上套有磁流變彈性體、質量塊和彈簧，磁流變彈性體的兩端分別固定有上電極片、下電極片，所述上電極片和下電極片通過導線與外殼側面設置的傳感器信號接口相連；所述上電極片與質量塊粘接，導向立柱與質量塊滑動配合，導向立柱為質量塊的運動提供導向，使質量塊沿導向支柱軸向運動，彈簧位于殼體頂部和質量塊之間，彈簧起緩沖質量塊、保證質量塊回位的作用。所述下電極片與基座之間粘接固定有絕緣墊片，使磁流變彈性體固定在基座上，且絕緣墊片避免了下電極片與基座直接接觸，起到了絕緣的作用。基座內設有空腔，一永磁體封裝在該空腔內，所述永磁體不僅能夠為磁流變彈性體提供工作磁場，還可以通過永磁體將本發明的加速傳感器吸附于被測裝置的測量位置。當被測裝置加速運動，質量塊將會給磁流變彈性體施加一定的壓力，磁流變彈性體在受到壓力作用下，磁流變彈性體整體的阻值信號發生變化，磁流變彈性體的阻值信號通過上電極片和下電極片上連接的導線傳遞到傳感器信號接口，變化的阻值信號即可用于表征被測裝置的加速度信號。由于磁流變彈性體受壓后其電阻值的變化比較明顯，因此本發明的加速傳感器測量精度高，且不易受溫度變化的影響，有效地拓寬加速度傳感器的應用范圍。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步地說明。