[發明專利]差動壓電式三維加速度傳感器

有效

• 申請號: 201210519314.3
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103018488A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 邵毅敏;鮮敏;吳勝利
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18;G01P15/09
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 郭云

1.一種差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：包括基座(1)、質量塊(7)和壓電片(4)，所述基座(1)和質量塊(7)均為正方體且該質量塊(7)套裝在該基座(1)內，所述質量塊(7)的四個側面上分別設置有一個凸臺(9)且在每一凸臺(9)上分別貼有一個壓電片(4)，其中在該質量塊(7)左側面的凸臺上貼有第三壓電片(4-3)，在該質量塊(7)右側面的凸臺上貼有第四壓電片(4-4)，在該質量塊(7)前側面的凸臺上貼有第五壓電片(4-5)，在該質量塊(7)后側面的凸臺上貼有第六壓電片(4-6)；

在該質量塊(7)上側貼有第一壓電片(4-1)，在該質量塊(7)的下側貼有第二壓電片(4-2)；

所述第一壓電片(4-1)、第二壓電片(4-2)用于對Z軸方向上的加速度進行差動式測量；所述第三壓電片(4-3)、第四壓電片(4-4)用于對X軸方向上的加速度進行差動式測量；所述第五壓電片(4-5)、第六壓電片(4-6)用于對Y軸方向上的加速度進行差動式測量。

2.根據權利要求1所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：還包括三個差分放大電路，其中所述第一壓電片(4-1)、第二壓電片(4-2)與第一差分放大電路(12)連接，第三壓電片(4-3)、第四壓電片(4-4)與第二差分放大電路(13)連接，第五壓電片(4-5)、第六壓電片(4-6)與第三差分放大電路(14)連接。

3.根據權利要求2所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：還包括穩壓供電電路，用于分別向該第一差分放大電路(12)、第二差分放大電路(13)和第三差分放大電路(14)提供電源。

4.根據權利要求1～3中任何一項所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：在該質量塊(7)的四個側面，對應的凸臺(9)與壓電片(4)之間設置有導電盤(6)；在該質量塊(7)的上側與該第一壓電片(4-1)之間，該質量塊(7)的下側與該第二壓電片(4-2)之間分別設置有導電盤(6)；

所述導電盤(6)分別與對應的信號輸出線(5)連接。

5.根據權利要求4所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：在所述質量塊(7)上的壓電片(4)形狀相同且相對的壓電片(4)對稱設置。

6.根據權利要求5所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：還包括預緊板(3)且該基座(1)的上側為開口，該預緊板(3)蓋在該基座(1)的上側，將該質量塊(7)壓緊至該基座(1)內。

7.根據權利要求6所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：在所述基座(1)的四個側面以及該預緊板(3)上分別開設有引線孔(10)，與各導電盤(6)連接的信號輸出線(5)分別從對應的引線孔(10)穿出，連接至航空接頭(8)。

8.根據權利要求7所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：還包括傳感器外殼(2)且所述基座(1)的下側形成一凸臺，該傳感器外殼(2)罩在該基座(1)上。

9.根據權利要求2所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：所述三個差分放大電路中每一差分放大電路均由差分放大器(Di)、第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)和電阻(R)組成，其中該差分放大器(Di)的正電源(P7)端通過該第一電容(C1)接地，負電源(P4)端通過該第二電容(C2)接地，基準電壓(P5)端接地，并且該差分放大器(Di)的第一增益調節電阻接入端(P1)分別通過該第三電容(C3)、電阻(R)連接第二增益調節電阻接入端(P8)；

所述第一壓電片(4-1)、第二壓電片(4-2)依次連接第一差分放大電路(12)中差分放大器的同相輸入端(P1)、反相輸入端(P2)，所述第一差分放大電路(12)中差分放大器的輸出端用于輸出Z軸方向上經差分放大處理后的加速度；

所述第三壓電片(4-3)、第四壓電片(4-4)依次連接第二差分放大電路(13)中差分放大器的同相輸入端(P1)、反相輸入端(P2)，所述第二差分放大電路(13)中差分放大器的輸出端用于輸出X軸方向上經差分放大處理后的加速度；

所述第五壓電片(4-5)、第六壓電片(4-6)依次連接第三差分放大電路(14)中差分放大器的同相輸入端(P1)、反相輸入端(P2)，所述第三差分放大電路(14)中差分放大器的輸出端用于輸出Y軸方向上經差分放大處理后的加速度。

10.根據權利要求3所述的差動壓電式三維加速度傳感器，其特征在于：所述穩壓供電電路(11)由第一穩壓模塊(LM1)、第二穩壓模塊(LM2)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六極性電容(C6)、第七極性電容(C7)、第八電容(C8)和第九電容(C9)組成，其中所述第一二極管(D1)的正極用于接入直流電源VCC1，該第一二極管(D1)的負極連接該第一穩壓模塊(LM1)的輸入端(Vin)并且通過該第四電容(C4)接地；

所述第二二極管(D2)的負極用于輸入直流電源VCC2，該第二二極管(D2)的正極連接該第二穩壓模塊(LM2)的輸入端Vin并且通過該第五電容(C5)接地；

所述第一穩壓模塊(LM1)、第二穩壓模塊(LM2)的接地端(GND)接地；

所述第一穩壓模塊(LM1)的輸出端連接該第六極性電容(C6)的正極，該第六極性電容(C6)的負極接地，并且該第一穩壓模塊(LM1)通過該第八電容(C8)接地；

所述第二穩壓模塊(LM2)的輸出端連接該第七極性電容(C7)的負極，該第七極性電容(C7)的正極接地，并且該第二穩壓模塊(LM2)通過該第九電容(C9)接地；

所述第一穩壓模塊(LM1)的輸出端連接各差分放大電路中差分放大器的正電源端，所述第二穩壓模塊(LM2)的輸出端連接各差分放大電路中差分放大器的負電源端。