[發明專利]直筒T型維間解耦三維無線無源傳感器

有效

• 申請號: 202011617632.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112729655B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 任立敏;王寬寬;譚益松
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01L5/169
• 代理公司: 北京庚致知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 李曉輝

本發明公開了一種直筒T型維間解耦三維無線無源傳感器，其包括：彎矩承力接頭、上部固定板、第一彎矩固定元件、上部第一球元件固定體、上部彎矩活動球、上部第二球元件固定體、彎矩檢測元件、上部支撐套筒、第二彎矩固定元件、中部彎矩固定板、中部支撐套筒、軸向力檢測元件、中部固定板、下部固定板、扭矩檢測元件、下部扭轉支撐元件、下部支撐套筒、扭矩承力板、中部帶孔銅珠和上部帶孔銅珠。本發明能夠同時檢測出耦合力中的彎曲力分量和拉壓力分量，即對耦合力進行結構解耦；而且不需要連入供電線路或通過有線接口采集數據；應用在機床、生物以及醫學領域，可大大減少傳感器輸出數據時需要繁多的有線傳輸的問題，也大大促進了信息傳遞的簡易性。

技術領域

本發明涉及一種直筒T型維間解耦三維無線無源傳感器，屬于傳感器技術領域。

背景技術

傳感器通常由敏感元件和彈性元件組成。多維力傳感器是一種可以同時檢測三個方向及以上力和力矩信息的測力傳感器，廣泛應用于機器人、工業制造、醫療衛生以及生物工程等領域。

現階段的三維乃至多維力傳感器主要分為電阻應變式、壓電式、電容式力傳感器，其結構簡單、靈敏且精度較高。傳感器的構造是在一定形狀的彈性元件上粘貼或用其他方法安裝應變敏感元件。當力作用在傳感器上時，傳感器內的彈性元件發生變形，同時安裝在其上面的應變敏感元件也發生變形，應變敏感元件的阻值隨之變化，接著由變換電路將阻值變化變換成電壓變化輸出，由此可以根據電壓變化量來確定力的大小。

但是就現有的技術而言，對于當傳感器同時承受扭轉應力、彎曲應力以及拉壓應力的情況時，現在的解決方法往往是通過將應變片組成橋路進行補償以及解耦，在機械結構上并不具備實現扭轉應力、彎曲應力以及拉壓應力的解耦能力。

現有三維/多維傳感器，由于其本身的結構特性，要求必須使用導線實時監測電壓變化，即使使用無線電進行信息傳遞，但是其電池所含容量有限，故無法實現無線無源的長期動態監測信號變化。

發明內容

本發明目的是提供一種直筒T型維間解耦三維無線無源傳感器，其解決了上述技術問題中的至少一個。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：一種直筒T型維間解耦三維無線無源傳感器，其包括：彎矩承力接頭、上部固定板、第一彎矩固定元件、上部第一球元件固定體、上部彎矩活動球、上部第二球元件固定體、彎矩檢測元件、上部支撐套筒、第二彎矩固定元件、中部彎矩固定板、中部支撐套筒、軸向力檢測元件、中部固定板、下部固定板、扭矩檢測元件、下部扭轉支撐元件、下部支撐套筒、扭矩承力板、中部帶孔銅珠和上部帶孔銅珠；

所述彎矩承力接頭可滑動地設置于所述第一彎矩固定元件的中心孔內，并且所述第一彎矩固定元件限制所述彎矩承力接頭的轉動；

所述上部第一球元件固定體沿軸線開設有中心通孔，所述上部第一球元件固定體的下表面開設有上球窩，并使得所述上球窩與所述中心通孔連通，所述上部第二球元件固定體固定于所述上部第一球元件固定體，并且，所述上部第二球元件固定體的上表面開設有下球窩，所述上部第二球元件固定體的下球窩和所述上部第一球元件固定體的上球窩共同形成容納所述上部彎矩活動球的容置空間，并使得所述上部彎矩活動球被設置于所述容置空間內，所述彎矩承力接頭的下端穿過所述中心通孔，固定于所述上部彎矩活動球；

所述上部第二球元件固定體的下端固定有軸向力檢測元件的上端，所述軸向力檢測元件的下端固定于所述中部固定板；所述軸向力檢測元件上粘貼有磁致伸縮材料；

所述中部支撐套筒的下端固定于所述中部固定板，所述中部支撐套筒的上端固定有中部彎矩固定板；

所述上部支撐套筒的下端固定于所述中部彎矩固定板的上表面上，所述上部支撐套筒的上端固定有上部固定板；

所述上部固定板沿所述上部固定板軸線開設有中心孔，所述上部固定板的中心孔的軸心線與所述彎矩承力接頭的軸心線重合；所述上部固定板的中心孔的直徑大于所述彎矩承力接頭上端的直徑；