[發明專利]直筒模塊型維間解耦二維無線無源傳感器

在審

• 申請號: 202110595199.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113340509A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 任立敏;王寬寬;譚益松;王新宇
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G01L5/169
• 分類號: G01L5/169;G01L1/12
• 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;韓德凱

本發明公開了一種直筒模塊型維間解耦二維無線無源傳感器，其包括：上部彎矩承力接頭、彎矩敏感元件、上部第一支撐套筒、上部第一固定元件、上部過渡支撐板、上部擺動銅珠、上部第二固定元件、上部第二支撐套筒、上部十字固定板、上部十字型擺動元件、下部過渡支撐板、下部第一螺帽、下部限位元件、下部第二螺帽、第一扭矩敏感元件、第二扭矩敏感元件、下部支撐套筒、下部扭轉絲杠、下部固定板、下部扭矩承力接頭、第一固定銷和第二固定銷。本發明能夠同時檢測出耦合力中的彎曲力分量和扭轉力分量，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；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。

技術領域

本發明涉及一種直筒模塊型維間解耦二維無線無源傳感器，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兩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。

現階段的二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以及彎曲應力的情況時，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以及彎曲應力的解耦能力。

現有二維/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模塊型維間解耦二維無線無源傳感器，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：一種直筒模塊型維間解耦二維無線無源傳感器，其包括：上部彎矩承力接頭、彎矩敏感元件、上部第一支撐套筒、上部第一固定元件、上部過渡支撐板、上部擺動銅珠、上部第二固定元件、上部第二支撐套筒、上部十字固定板、上部十字型擺動元件、下部過渡支撐板、下部第一螺帽、下部限位元件、下部第二螺帽、第一扭矩敏感元件、第二扭矩敏感元件、下部支撐套筒、下部扭轉絲杠、下部固定板、下部扭矩承力接頭、第一固定銷和第二固定銷；

所述上部彎矩承力接頭的下表面的中心形成有沉孔，所述彎矩敏感元件的上端可轉動地設置于所述上部彎矩承力接頭的沉孔內，并且所述上部彎矩承力接頭限制所述彎矩敏感元件沿上部彎矩承力接頭的軸心線方向的運動；

所述彎矩敏感元件的下端固定于所述上部十字型擺動元件的上部的矩形槽內，并且所述彎矩敏感元件上粘貼有磁致伸縮材料；

所述上部彎矩承力接頭固定于所述上部第一支撐套筒的上端，所述第一支撐套筒的下端固定于所述上部過渡支撐板；

所述上部十字型擺動元件包括圓盤部、設置于所述圓盤部上的十字型凸臺部以及設置于所述十字型凸臺部上的螺紋桿部；所述上部十字型擺動元件的圓盤部固定于所述下部過渡支撐板；

所述十字型凸臺部包括從所述圓盤部的上表面的向上凸起形成的圓形凸臺以及在所述圓形凸臺的側壁上向外延伸形成的四個矩形凸臺，其中四個矩形凸臺沿所述圓形凸臺的外周面均勻布置；

所述螺紋桿部的下端固定于所述十字型凸臺部的中心；所述上部十字固定板的中部形成有與所述十字型凸臺部形狀對應的異形孔，所述十字型凸臺部設置于所述上部十字固定板的異形孔內，并且所述十字型凸臺部與所述上部十字固定板之間間隙設置；