[發明專利]三維空間自由體位置、矢量運動傳感器

在審

• 申請號: 202111155894.8
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113884109A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 王元西
• 申請（專利權）人: 王元西
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12
• 代理公司: 上海海貝律師事務所 31301
• 代理人: 王文鋒

本發明涉及傳感器技術領域，具體地說是三維空間自由體位置、矢量運動傳感器，包括金屬化圓球，PCB板、感應線圈和非金屬彈簧，PCB板為三個，且三個面互相垂直，感應線圈分別印刷在三塊PCB板上，感應線圈走線保證電流產生的磁場方向一致，金屬化圓球設置在三塊PCB板的中心位置。本發明同現有技術相比，通過感應線圈接收特定波形信號，通過測量裝置計算各個信號數據的變化，使感應線圈產生電路震蕩，通過電路震蕩產生的磁力線被金屬化圓球切割產生電流，阻礙磁通量變化，進而引起震蕩電路的等效阻抗、等效感值、頻率和相位發生變化而進行檢測，且靈敏度高，適用于微信號、微功耗的工作環境。本裝置結構簡單、實用，且成本低廉、性能穩定。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體地說是三維空間自由體位置、矢量運動傳感器

背景技術

隨著現代科學技術的進步，許多軍事、工業領域對測量精度的要求越來越高，所以簡單、準確的儀器檢測技術就顯得至關重要。

現有市場上的傳感器在某些特定場景和領域的使用中，存在靈敏度不足，無法適應三維自由體部件的運動過程中，對于微功耗、微信號的工作環境，則無法滿足對應的效果。

因此，需要設計三維空間自由體位置、矢量運動傳感器，可以在微功耗、微信號的工作環境中，對輸出信號進行檢測，做到高靈敏度，適合安裝在機器人力臂上，解決自由度問題、自由體三維空間運行軌跡采集、慣性制導、虛擬現實場景數據采集、模式識別等，且結構簡單、實用，成本低廉、性能穩定。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了三維空間自由體位置、矢量運動傳感器，在微功耗、微信號的工作環境中，對輸出信號進行檢測，做到高靈敏度，適合安裝在機器人力臂上，解決自由度問題、自由體三維空間運行軌跡采集、慣性制導、虛擬現實場景數據采集、模式識別等，且結構簡單、實用，成本低廉、性能穩定。

為了達到上述目的，本發明提供三維空間自由體位置、矢量運動傳感器：包括金屬化圓球，PCB板和感應線圈，非金屬彈簧，PCB板為三個，且三個面互相垂直，感應線圈分別印刷在三塊PCB板上，感應線圈走線保證電流產生的磁場方向一致，金屬化圓球設置在三個PCB板的中心位置，非金屬彈簧一端固定在金屬化圓球于三個PCB板的中心位置，另一端固定在感應線圈的任意線圈中心點位置。

每個PCB板上的感應線圈的數量不限，感應線圈的幾何尺寸不限，感應線圈走線保證電流產生的磁場方向一致即可。

金屬化圓球為實心或空心鐵球或者兩兩垂直的三個金屬圓環。

金屬化圓球的半徑遠小于感應線圈的半徑。

金屬化圓球的半徑遠小于金屬化圓球和任意PCB板之間的垂直距離。

感應線圈與測量裝置連接。

非金屬彈簧一端固定在所述金屬化圓球于三個PCB板組成的立方體空間內，另一端固定于感應線圈平面的任意位置或固定于立方體另外3個非線圈平面上的任意位置。

非金屬彈簧可以用張力良好的固體或者液體充斥立方體空間內固定金屬化圓球以替代彈簧，張力良好的固體或者液體須為非磁敏感材質固體或液體。

感應線圈可以為兩個，分別印刷在兩塊所述PCB板上，兩塊PCB板互相垂直。

金屬化圓球在垂直于兩個感應線圈的平面上做圓周運動。

本發明同現有技術相比，通過特殊的設計，即感應線圈接收特定波形信號，通過測量裝置計算各個信號數據的變化，使感應線圈產生電路震蕩，通過電路震蕩產生的磁力線被金屬化圓球切割產生電流，阻礙磁通量變化，進而引起震蕩電路的等效阻抗、等效感值、頻率和相位發生變化而進行檢測，且靈敏度高，適用于微信號、微功耗的工作環境。本裝置結構簡單、實用，且成本低廉、性能穩定。

附圖說明

圖1為本發明的裝置示意圖。