[實(shí)用新型]一種圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520560216.3
• 申請(qǐng)日: 2015-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204788742U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍;李小牛;端黎民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖科創(chuàng)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01L1/14
• 分類號(hào): G01L1/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于,所述傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組，所述圓環(huán)電容單元組用于測(cè)切向力和法向力的大小，所述條狀電容單元組用于測(cè)量切向力的方向，所述條狀電容單元組設(shè)置在圓環(huán)電容單元組外基板的四角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，圓環(huán)電容單元組包括兩對(duì)以上圓環(huán)電容單元對(duì)，所述圓環(huán)電容單元對(duì)包括兩個(gè)圓環(huán)電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包括兩個(gè)以上相互形成差動(dòng)的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個(gè)以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極正對(duì)且形狀相同，所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度大于感應(yīng)電極長(zhǎng)度，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驅(qū)＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驅(qū)為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，b_0感為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述條狀電容單元的左差位δ_左＝右差位δ_右，且其中d₀為彈性介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，τ_max為最大應(yīng)力值。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述兩組相互形成差動(dòng)的電容單元模塊的條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯(cuò)位偏移，錯(cuò)位偏移大小相同、方向相反。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述圓環(huán)電容單元組包括n個(gè)同心圓環(huán)電容單元，其中其中，a_平為平行板的長(zhǎng)度，r_圓為圓環(huán)電容單元圓環(huán)的寬度，a_δ圓相鄰兩圓環(huán)電容單元之間的電極間距。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包括m個(gè)條狀電容單元，其中，a_平為平行板的長(zhǎng)度，a_δ條為相鄰兩條狀電容單元之間的電極間距，a₀條狀電容單元的寬度。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述同心圓環(huán)電容單元的寬度r_圓和條狀電容單元的寬度a₀相等；條狀電容單元電極間距a_δ條和圓環(huán)電容單元電極間距a_δ圓相等，所述條狀電容單元的寬度其中，d₀為彈性介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅(qū)動(dòng)電極通過(guò)一個(gè)引出線與控制單元連接，所述圓環(huán)電容單元組的每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極單獨(dú)引線與控制單元連接，所述X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組的電容單元模塊感應(yīng)電極分別通過(guò)一根引出線與控制單元連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓環(huán)式接觸式平行板三維壓力傳感器，其特征在于，所述圓環(huán)電容單元、電容單元模塊與控制單元之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對(duì)電容或頻率對(duì)電容的傳輸系數(shù)。