CN104007770B - 自传感驱动材料体及驱动传感装置 - Google Patents

自传感驱动材料体及驱动传感装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自传感驱动材料体,包括可伸缩材料体、传感体以及连接体,所述可伸缩材料体和传感体分别与连接体相连接,所述连接体将可伸缩材料体的伸缩位移同步转化到传感体上,改变传感体输出的传感信号,进而建立伸缩位移与传感信号之间的对应关系。同时还提供了应用上述自传感驱动材料体的驱动传感装置。本发明结构简单、质量轻、响应频率高,满足现代工业对精密控制的需求。

Description

自传感驱动材料体及驱动传感装置
技术领域
本发明涉及驱动传感器技术领域,具体地,涉及一种自传感驱动材料体及驱动传感装置。
背景技术
传感驱动位移装置主要应用于机械加工定位及测量装置中,通过驱动位移及传感信息之间的对应关系,对测量及定位进行控制。现有的传感驱动位移装置,主要通过电机进行控制,这种结构导致产品结构复杂、质量重、且移动控制精度低,无法满足现代工业对精密控制及定位的需求。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足,提供了一种自传感驱动材料体及驱动传感装置。
本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的第一个方面,提供了一种自传感驱动材料体,包括可伸缩材料体、传感体以及连接体,所述可伸缩材料体和传感体分别与连接体相连接,所述连接体将可伸缩材料体的伸缩位移同步转化到传感体上,改变传感体输出的传感信号,进而建立伸缩位移与传感信号之间的对应关系。
优选地,所述传感体与可伸缩材料体之间并行设置,所述传感体和可伸缩材料体的两端分别与连接体固联。
优选地,所述传感体嵌入在所述可伸缩材料体内部。
优选地,所述传感体与可伸缩材料体之间通过预紧机构串行设置;
所述传感体包括1个线体传感材料或多个并行设置的线体传感材料;所述线体传感材料采用电阻应变材料、光纤传感材料或滑线变阻材料;
所述预紧机构包括端盖、传动杆以及预紧固定杆,所述连接体包括第一连接体和第二连接体;其中,所述可伸缩材料体的一端与端盖紧密接触,所述可伸缩材料体的另一端与第一连接体紧密接触,所述传感体的一端与第二连接体固接,传感体的另一端与预紧固定杆固接,所述传动杆设置于第一连接体和第二连接体之间。
优选地,所述传感体与可伸缩材料体之间通过预紧机构串行设置;
所述传感体包括1个块体传感材料或多个并行设置的块体传感材料,所述块体传感材料采用磁致伸缩材料、永磁体或电磁体,所述块体传感材料的外部设有感应线圈;
所述预紧机构包括端盖和蝶形弹簧,所述连接体包括第一连接体和第二连接体;其中,所述可伸缩材料体的一端与端盖紧密接触,所述可伸缩材料体的另一端与第一连接体紧密接触,所述传感体的一端与第一连接体固接,传感体的另一端通过预紧弹簧与第二连接体固接。
根据本发明的另一个方面,提供了一种驱动传感装置,包括框架体、自传感驱动材料部以及激励体,所述自传感驱动材料部设置于框架体的内部,包括若干个上述的自传感驱动材料体,所述激励体设置于对自传感驱动材料体产生磁励磁场的位置上;
所述若干个自传感驱动材料体设置于如下任一个或任多个位移输出方向上:
平动方向:
-X方向;
-Y方向;
-Z方向;
转动方向:
-α方向;
-β方向;
-γ方向。
优选地,还包括位移输出杆,所述位移输出杆的一端连接在自传感驱动材料体的位移输出端上,所述位移输出杆的另一端至少部分设置于框架体的外部。
优选地,所述自传感驱动材料体设置位移输出杆的一端与框架体之间设置有蝶形弹簧。
优选地,所述激励体采用如下任一种形式:
-电磁线圈,所述电磁线圈设置于框架体的内部,并包覆于自传感驱动材料体的外部;
-电磁体或永磁体,所述电磁体或永磁体可移动地设置于框架体的外部,根据需要变换对自传感驱动材料体产生磁励磁场的位置。
优选地,所述端盖与框架体螺纹连接。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明将传感体与可伸缩材料体相连,将可伸缩材料体的伸缩位移同步转化到传感体上,传感体采用磁致巨阻材料、电阻应变材料、光纤传感器、滑线变阻器等,在传感体产生位移的同时,改变自传感信号,得到伸缩位移与自传感信号之间的对应关系,进而实现对位移输出的精密控制;
2、通过伸缩位移与自传感信号之间的对应关系,还可以实现电磁场强度、电流强度自传感的精密控制;
3、将传感体置于或嵌入可伸缩材料体中,可以增大传感信号强度和稳定性;
4、若干个自传感材料体共同输出位移,能够实现多维(三个平动、三个转动)位移触感;
5、本发明结构简单、质量轻、响应频率高,满足现代工业对精密控制的需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明自传感驱动材料体并行结构示意图及工作效果比对图,其中,(a)为被激励前,(b)为被激励后;
图2为本发明自传感驱动材料体多传感体并行结构示意图;
图3为本发明自传感驱动材料体线体串行结构示意图;
图4为本发明自传感驱动材料体块体串行结构示意图;
图5为本发明第一种驱动传感装置结构示意图;
图6为本发明第二种驱动传感装置结构示意图;
图7为本发明第三种驱动传感装置结构示意图;
图中:1为可伸缩材料体,2为传感体,3为连接体,4为自传感驱动材料体,5为框架体,6为激励体,7为蝶形弹簧,8为位移输出杆,81为传动杆,82为预紧固定杆,9为端盖。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
请同时参阅图1至图7。
实施例1
本实施例提供了一种自传感驱动材料体,包括可伸缩材料体、传感体以及连接体,所述可伸缩材料体和传感体分别与连接体相连接,所述连接体将可伸缩材料体的伸缩位移同步转化到传感体上,改变传感体输出的传感信号,进而建立伸缩位移与传感信号之间的对应关系。
进一步地,如图1和图2所示,所述传感体与可伸缩材料体之间并行设置,所述传感体和可伸缩材料体的两端分别与连接体固联。
进一步地,所述传感体嵌入在所述可伸缩材料体内部,增加触感信号强度和稳定性。
进一步地,如图3所示,所述传感体与可伸缩材料体之间通过预紧机构串行设置;
所述传感体包括1个线体传感材料或多个并行设置的线体传感材料;所述线体传感材料采用电阻应变材料、光纤传感材料或滑线变阻材料;
所述预紧机构包括端盖、传动杆以及预紧固定杆,所述连接体包括第一连接体和第二连接体;其中,所述可伸缩材料体的一端与端盖紧密接触,所述可伸缩材料体的另一端与第一连接体紧密接触,所述传感体的一端与第二连接体固接,传感体的另一端与预紧固定杆固接,所述传动杆设置于第一连接体和第二连接体之间。
工作前,需要对可伸缩材料体和传感体进行预紧,即,旋紧端盖,预紧力通过可伸缩材料体传递至第一连接体,再通过传动杆传递至第二连接体;由于传感体固连在第二连接体和预紧固定杆之间,拉紧第二连接体进而拉紧传感体,完成预紧过程。
线体为易拉伸材料体的统称。
进一步地,如图4所示,所述传感体与可伸缩材料体之间通过预紧机构串行设置;
所述传感体包括1个块体传感材料或多个并行设置的块体传感材料,所述块体传感材料采用磁致伸缩材料、永磁体或电磁体,所述块体传感材料的外部设有感应线圈;
当采用永磁体或电磁体时,电流变化即电磁场变化,通过感应线圈检测,实现电磁场强度、电流强度自传感。
所述预紧机构包括端盖和蝶形弹簧,所述连接体包括第一连接体和第二连接体;其中,所述可伸缩材料体的一端与端盖紧密接触,所述可伸缩材料体的另一端与第一连接体紧密接触,所述传感体的一端与第一连接体固接,传感体的另一端通过预紧弹簧与第二连接体固接,预紧弹簧用于保证可伸缩材料体的移动位移空间。
工作前,需要对可伸缩材料体和传感体进行预紧,即,旋紧端盖,预紧力通过可伸缩材料体传递至第一连接体,由于传感体设置于第一连接体和第二连接体之间,推动第一连接体使传感体在第一连接体和第二连接体之间夹紧,完成预紧过程。
块体为不易拉伸材料的统称。
实施例2
实施例2为实施例1的具体应用实施例。
本实施例提供了一种驱动传感装置,包括框架体、自传感驱动材料部以及激励体,所述自传感驱动材料部设置于框架体的内部,包括若干个实施例1提供的自传感驱动材料体,所述激励体设置于对自传感驱动材料体产生磁励磁场的位置上;
所述若干个自传感驱动材料体设置于如下任一个或任多个位移输出方向上:
平动方向:
-X方向;
-Y方向;
-Z方向;
转动方向:
-α方向;
-β方向;
-γ方向。
进一步地,还包括位移输出杆,所述位移输出杆的一端连接在自传感驱动材料体的位移输出端上,所述位移输出杆的另一端至少部分设置于框架体的外部。
进一步地,所述自传感驱动材料体设置位移输出杆的一端与框架体之间设置有蝶形弹簧。
进一步地,所述激励体采用如下任一种形式:
-电磁线圈,所述电磁线圈设置于框架体的内部,并包覆于自传感驱动材料体的外部,如图3至图5所示;
-电磁体或永磁体,所述电磁体或永磁体可移动地设置于框架体的外部,根据需要变换对自传感驱动材料体产生磁励磁场的位置,如图6和图7所示。
进一步地,所述端盖与框架体螺纹连接。
上述两个实施例中:
可伸缩材料体为受电、磁、热、光、机械力作用可产生伸缩形变的材料体;
传感体可以采用磁致巨阻材料、电阻应变材料、光纤材料、滑线变阻器等;
磁致巨阻材料:一种受磁场激励可改变其电阻大小的材料,从而改变电信号,即通过测量所改变的电信号值,对应知道磁场强度,在该强度磁场激励下,可伸缩材料体产生对应的伸长驱动量,实现驱动过程中驱动伸缩量值的对应电信号,从而实现驱动伸缩的自传感;
电阻应变材料:即材料在可伸缩材料体作用下被拉伸或压缩该材料,由于泊松效应,其横截面积发生变化,从而材料的电阻发生相应变化,所检测的电压信号发生变化,即可测得对应伸缩量,而实现驱动过程中驱动伸缩量值的自传感;
光纤传感器,包括光源、敏感元件(光纤的或非光纤的)、光探测器、信号处理系统以及光纤等,其原理是研究光在调制区内,外界信号(温度、压力、应变、位移、振动、电场等)与光的相互作用,可能引起光的强度、波长、频率、相位、偏振态等光学性质的变化;光纤在可伸缩材料体的伸缩位移作用下伸长或缩短,从而对应检测出可伸缩材料体的驱动变形量,实现自传感驱动;
滑线变阻器:通过驱动位移变化,而使滑线变阻器的探针位置变化,而使检测电阻值与对应驱动位移建立联系,从而实现自传感驱动。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种自传感驱动材料体,其特征在于,包括可伸缩材料体、传感体以及连接体,所述可伸缩材料体和传感体分别与连接体相连接,所述连接体将可伸缩材料体的伸缩位移同步转化到传感体上,改变传感体输出的传感信号,进而建立伸缩位移与传感信号之间的对应关系;
所述传感体与可伸缩材料体之间通过预紧机构串行设置;
所述传感体包括1个块体传感材料或多个并行设置的块体传感材料,所述块体传感材料采用磁致伸缩材料、永磁体或电磁体,所述块体传感材料的外部设有感应线圈;
所述预紧机构包括端盖和预紧弹簧,所述连接体包括第一连接体和第二连接体;其中,所述可伸缩材料体的一端与端盖紧密接触,所述可伸缩材料体的另一端与第一连接体紧密接触,所述传感体的一端与第一连接体固接,传感体的另一端通过预紧弹簧与第二连接体固接。
2.根据权利要求1所述的自传感驱动材料体,其特征在于,所述传感体与可伸缩材料体之间并行设置,所述传感体和可伸缩材料体的两端分别与连接体固联。
3.根据权利要求2所述的自传感驱动材料体,其特征在于,所述传感体嵌入在所述可伸缩材料体内部。
4.一种驱动传感装置,其特征在于,包括框架体、自传感驱动材料部以及激励体,所述自传感驱动材料部设置于框架体的内部,包括若干个权利要求1至3中任意一项所述的自传感驱动材料体,所述激励体设置于对自传感驱动材料体产生磁励磁场的位置上;
所述若干个自传感驱动材料体设置于如下任意一个或任意多个位移输出方向上:
平动方向:
-X方向;
-Y方向;
-Z方向;
转动方向:
-α方向;
-β方向;
-γ方向。
5.根据权利要求4所述的驱动传感装置,其特征在于,还包括位移输出杆,所述位移输出杆的一端连接在自传感驱动材料体的位移输出端上,所述位移输出杆的另一端至少部分设置于框架体的外部。
6.根据权利要求5所述的驱动传感装置,其特征在于,所述自传感驱动材料体设置位移输出杆的一端与框架体之间设置有预紧弹簧。
7.据权利要求4所述的驱动传感装置,其特征在于,所述激励体采用如下任意一种形式:
-电磁线圈,所述电磁线圈设置于框架体的内部,并包覆于自传感驱动材料体的外部;
-电磁体或永磁体,所述电磁体或永磁体可移动地设置于框架体的外部,根据需要变换对自传感驱动材料体产生磁励磁场的位置。
8.根据权利要求4所述的驱动传感装置,其特征在于,所述端盖与框架体螺纹连接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104390594B (zh) * 2014-11-10 2017-05-03 西北大学 光纤微结构位移传感器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000014075A (ko) * 1998-08-17 2000-03-06 윤종용 위치결정기구용 액츄에이터
JP2000292285A (ja) * 1999-04-02 2000-10-20 Yazaki Corp 圧力センサ
CN101337330A (zh) * 2008-08-01 2009-01-07 东南大学 提高数控车床加工精度的补偿方法及磁致伸缩补偿机构
CN102095358A (zh) * 2010-12-10 2011-06-15 上海交通大学 精密位移传感装置
CN102122900A (zh) * 2010-12-10 2011-07-13 上海交通大学 自传感驱动装置
CN202034920U (zh) * 2011-05-13 2011-11-09 兰州大学 一种基于磁弹性材料的电磁式微驱动器
CN102386801A (zh) * 2011-10-21 2012-03-21 上海交通大学 内置传感装置大位移精密驱动机构
CN102437777A (zh) * 2011-10-21 2012-05-02 上海交通大学 外置传感装置大位移精密驱动机构
CN102620031A (zh) * 2012-03-28 2012-08-01 北京工业大学 一种双相对置超磁致伸缩自传感驱动器
CN103647473A (zh) * 2013-12-12 2014-03-19 天津工业大学 超磁致微位移驱动系统的设计

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000014075A (ko) * 1998-08-17 2000-03-06 윤종용 위치결정기구용 액츄에이터
JP2000292285A (ja) * 1999-04-02 2000-10-20 Yazaki Corp 圧力センサ
CN101337330A (zh) * 2008-08-01 2009-01-07 东南大学 提高数控车床加工精度的补偿方法及磁致伸缩补偿机构
CN102095358A (zh) * 2010-12-10 2011-06-15 上海交通大学 精密位移传感装置
CN102122900A (zh) * 2010-12-10 2011-07-13 上海交通大学 自传感驱动装置
CN202034920U (zh) * 2011-05-13 2011-11-09 兰州大学 一种基于磁弹性材料的电磁式微驱动器
CN102386801A (zh) * 2011-10-21 2012-03-21 上海交通大学 内置传感装置大位移精密驱动机构
CN102437777A (zh) * 2011-10-21 2012-05-02 上海交通大学 外置传感装置大位移精密驱动机构
CN102620031A (zh) * 2012-03-28 2012-08-01 北京工业大学 一种双相对置超磁致伸缩自传感驱动器
CN103647473A (zh) * 2013-12-12 2014-03-19 天津工业大学 超磁致微位移驱动系统的设计

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
三自由度磁致伸缩驱动平台建模仿真与控制研究;李建强;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20120715(第7期);全文 *
具有位移感知功能的超磁致伸缩微位移执行器的研究;贾振元 等;《应用科学学报》;20021231;第20卷(第4期);第354-359页 *
基于超磁致伸缩材料的光纤法珀电流传感器的研究;姚小芳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20071115(第5期);全文 *
超磁致伸缩材料与自传感执行器;王静 等;《农业机械学报》;20050228;第36卷(第2期);第131-134页 *
超磁致伸缩驱动器精密位移驱动控制研究;徐彭有;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20101015(第10期);全文 *

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