CN113280784A - 一种柔性传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性传感器，包括弹力检测装置，所述弹力检测装置上设置有第一连接件，所述弹力检测装置以所述第一连接件为中心摆动，所述弹力检测装置上通过安装支架连接有倾角传感器，所述弹力检测装置的检测端连接有拉伸弹簧的第一端，所述拉伸弹簧的第二端设置有第二连接件。本发明的弹力检测装置检测拉伸弹簧的拉力变换，从而计算出拉伸弹簧的长度变化量，通过倾角传感器检测拉伸弹簧与垂直线方向的夹角，运用三角函数计算出垂直方向上位移，实现了该传感器对垂直方向位移的检测。

Description

一种柔性传感器
技术领域
本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种柔性传感器。
背景技术
现如今对变形测量的手段形式繁多，原理各异；但是在强振动、环境温度变化大的情况下，同时受到泥浆、飞石、水浸的干扰，会严重影响测量的精度，特别是在纵向、横向、垂直三个方向都可能发生位移的场合，变形测量更是困难，并且所使用的测量设备一般价格不菲。现有的很多测量设备，比如超声波传感器、测量间隙变化的电容式传感器，都只能测量一个方向上的形变。无法用于感知两点之间，纵向、横向、垂直三个方向上，位移都在不停变化的场合，大大增加了该种情况下测量的难度。
发明内容
本发明目的在于提供一种柔性传感器,以解决现有传感器无法在纵向、横向和垂直三个方向上都发生位移的情况下进行精确测量的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的柔性传感器的具体技术方案如下：
一种柔性传感器，包括弹力检测装置，所述弹力检测装置上设置有第一连接件，所述弹力检测装置以所述第一连接件为中心摆动，所述弹力检测装置上通过安装支架连接有倾角传感器，所述弹力检测装置的检测端连接有拉伸弹簧的第一端，所述拉伸弹簧的第二端设置有第二连接件。
优选的，为了固定传感器的上端，所述第一连接件包括支撑板，所述支撑板上可拆卸连接有支撑块，所述支撑块上设有挂钩螺丝，所述挂钩螺丝上套设有上吊环，所述上吊环与所述弹力检测装置连接。
优选的，为了使传感器上端拆装便捷，所述支撑块上固定有强磁铁，所述强磁铁吸附在所述支撑板上。
优选的，为了固定传感器的下端，所述第二连接件包括下吊环，所述下吊环通过机米螺丝与所述拉伸弹簧的第二端连接。
优选的，为了检测拉伸弹簧的弹力，所述弹力检测装置包括弹簧保护壳，所述弹簧保护壳的顶端连接有线圈保护壳，所述弹簧保护壳与所述线圈保护壳连通，所述弹簧保护壳的底端设置有限位螺母，所述限位螺母内沿所述拉伸弹簧伸缩方向滑动连接有弹簧连接杆，所述弹簧连接杆的一端通过机米螺丝和连接螺丝与所述拉伸弹簧的第一端连接，所述弹簧连接杆的另一端上固定有无感应连接件，所述无感应连接件延伸至所述线圈保护壳内，所述无感应连接件上设置有感应片，所述线圈保护壳内设置有用于检测感应片位置的磁罐线圈，所述弹簧连接杆上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别连接所述弹簧连接杆和所述限位螺母。
优选的，为了实现对压缩弹簧的限位，所述弹簧连接杆分为三段，所述弹簧连接杆的第一段的直径小于限位螺母的内孔孔径，所述弹簧连接杆的第二段的直径大于限位螺母的内孔的孔径且小于压缩弹簧的内径，所述弹簧连接杆的第三段的直径大于所述压缩弹簧的外径，所述压缩弹簧位于所述弹簧连接杆的第三段与所述限位螺母之间。
优选的，为了检测拉伸弹簧的弹力，所述弹力检测装置包括安装架，所述安装架的内侧通过承重件固定有称重传感器，所述安装架与所述拉伸弹簧相邻的一侧沿所述拉伸弹簧伸缩方向活动连接有传力杆，所述传力杆的一端通过传力横杆连接所述称重传感器的检测端，所述传力杆的另一端与所述拉伸弹簧的第一端连接。
本发明的柔性传感器具有以下优点：弹力检测装置检测拉伸弹簧的拉力变换，从而计算出拉伸弹簧的长度变化量，通过倾角传感器检测拉伸弹簧与垂直线方向的夹角，运用三角函数计算出垂直和水平方向上位移，实现了该传感器对垂直水平方向位移的同步检测。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的内部结构示意图；
图3为本发明的实施例2的结构示意图；
图中标记说明：1、支撑块；2、强磁铁；3、支撑板；4、倾角传感器；5、挂钩螺丝；6、线圈保护壳；7、弹簧保护壳；8、限位螺母；9、拉伸弹簧；10、下吊环；11、安装支架；12、上吊环；13、安装架；14、承重件；15、称重传感器；16、传力横杆；17、传力杆；18、机米螺丝；19、无感应连接件；20、弹簧连接杆；21、压缩弹簧；22、感应片；23、磁罐线圈。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种柔性传感器做进一步详细的描述。
实施例1
如图1-2所示，实施例1的柔性传感器，包括弹力检测装置，弹力检测装置上设置有第一连接件，弹力检测装置以第一连接件为中心摆动，弹力检测装置上通过安装支架11连接有倾角传感器4，弹力检测装置的检测端连接有拉伸弹簧9的第一端，拉伸弹簧9的第二端设置有第二连接件；第一连接件包括支撑板3，支撑板3上可拆卸连接有支撑块1，支撑块1上设有挂钩螺丝5，挂钩螺丝5上套设有上吊环12，上吊环12与弹力检测装置连接，支撑块1上固定有强磁铁2，强磁铁2吸附在支撑板3上；第二连接件包括下吊环10，下吊环10通过机米螺丝18与拉伸弹簧9的第二端连接。
上吊环12通过挂钩螺丝5实现固定，通过强磁铁2吸附支撑块1与支撑板3，支撑块1的安装方式不仅局限于通过强磁铁2吸附，也可通过固定夹、线缆或者螺栓进行固定安装，但强磁铁2吸附的方式与后者相比，其操作步骤简洁，因此使用更加便捷。
实现挂钩螺丝5的便捷拆卸，同时下吊环10可以以相同的方式实现固定，通过调节上吊环12与下吊环10的位置，使上吊环12和下吊环10与被测两点重合，则被测两点之间的距离即上吊环12与下吊环10之间的距离，在测量过程中，上吊环10与下吊环12之间发生相对移动，拉伸弹簧9相应发生伸缩，弹力检测装置检测拉伸弹簧9的弹力变化，根据胡克定律拉伸弹簧9的弹力与伸长量成正比，据此可以得出拉伸弹簧9的伸长量，同时通过倾角传感器4检测拉伸弹簧9与垂直方向之间的夹角，通过三角函数，拉伸弹簧9为斜边，拉伸弹簧9与垂直方向之间的夹角已知，可计算出上吊环10与下吊环12之间在垂直和水平方向上的位移，该传感器在被测的两点均发生位移的过程中，也可精确测量出两点之间的水平与垂直方向的位移，该传感器的拉伸弹簧9可有效抵靠恶劣环境，提高该传感器的可靠性。
弹力检测装置包括弹簧保护壳7，弹簧保护壳7的顶端连接有线圈保护壳6，弹簧保护壳7与线圈保护壳6连通，弹簧保护壳7的底端设置有限位螺母8，限位螺母8内沿拉伸弹簧9伸缩方向滑动连接有弹簧连接杆20，弹簧连接杆20的一端通过机米螺丝18和连接螺丝与拉伸弹簧9的第一端连接，弹簧连接杆20的另一端上固定有无感应连接件19，无感应连接件19延伸至线圈保护壳6内，无感应连接件19上设置有感应片22，线圈保护壳6内设置有用于检测感应片22位置的磁罐线圈23，弹簧连接杆20上套设有压缩弹簧21，压缩弹簧21的两端分别连接弹簧连接杆20和限位螺母8；弹簧连接杆20分为三段，弹簧连接杆20的第一段的直径小于限位螺母8的内孔孔径，弹簧连接杆20的第二段的直径大于限位螺母8的内孔的孔径且小于压缩弹簧21的内径，弹簧连接杆20的第三段的直径大于压缩弹簧21的外径，压缩弹簧21位于弹簧连接杆20的第三段与限位螺母8之间。
弹簧连接杆20连接拉伸弹簧9与压缩弹簧21，使拉伸弹簧9与压缩弹簧21的弹力相等，当拉伸弹簧9发生拉伸时，磁罐线圈23检测感应片22的位移，感应片22的位移量与压缩弹簧21的形变量相同，即可测得压缩弹簧21的弹力与形变量，通过压缩弹簧21的弹力计算出拉伸弹簧9的形变量，压缩弹簧21的形变量与拉伸弹簧9的形变量叠加计算出上吊环10与下吊环12之间的距离变化量，之后根据倾角计算出上吊环10与下吊环12之间在水平与竖直方向上的位移量，该实施例中，压缩弹簧21的形变量作为中间量，最终可与拉伸弹簧9的形变量结合计算，有效降低了传感器测量过程中，弹力检测装置自身形变对拉伸弹簧9拉伸量的干扰，提高了传感器的测量精度。
实施例2
如图3所示，实施例2的柔性传感器基于实施例1，区别在于，弹力检测装置包括安装架13，安装架13的内侧通过承重件14固定有称重传感器15，安装架13与拉伸弹簧9相邻的一侧沿拉伸弹簧9伸缩方向活动连接有传力杆17，传力杆17的一端通过传力横杆16连接称重传感器15的检测端，传力杆17的另一端与拉伸弹簧9的第一端连接。
当拉伸弹簧9被拉伸时，在传力杆17和传力横杆16的力传导作用下，使称重传感器15可以检测出拉伸弹簧9弹力的变化，进而检测拉伸弹簧9的伸缩量，由于称重传感器15在检测过程中变形量较小，因此对拉伸弹簧9伸缩量检测干扰较小，可有效提高传感器的检测精度。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种柔性传感器，其特征在于，包括弹力检测装置，所述弹力检测装置上设置有第一连接件，所述弹力检测装置以所述第一连接件为中心摆动，所述弹力检测装置上通过安装支架(11)连接有倾角传感器(4)，所述弹力检测装置的检测端连接有拉伸弹簧(9)的第一端，所述拉伸弹簧(9)的第二端设置有第二连接件。
2.根据权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述第一连接件包括支撑板(3)，所述支撑板(3)上可拆卸连接有支撑块(1)，所述支撑块(1)上设有挂钩螺丝(5)，所述挂钩螺丝(5)上套设有上吊环(12)，所述上吊环(12)与所述弹力检测装置连接。
3.根据权利要求2所述的柔性传感器，其特征在于，所述支撑块(1)上固定有强磁铁(2)，所述强磁铁(2)吸附在所述支撑板上。
4.根据权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述第二连接件包括下吊环(10)，所述下吊环(10)通过机米螺丝(18)与所述拉伸弹簧(9)的第二端连接。
5.根据权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述弹力检测装置包括弹簧保护壳(7)，所述弹簧保护壳(7)的顶端连接有线圈保护壳(6)，所述弹簧保护壳(7)与所述线圈保护壳(6)连通，所述弹簧保护壳(7)的底端设置有限位螺母(8)，所述限位螺母(8)内沿所述拉伸弹簧(9)伸缩方向滑动连接有弹簧连接杆(20)，所述弹簧连接杆(20)的一端通过机米螺丝(18)和连接螺丝与所述拉伸弹簧(9)的第一端连接，所述弹簧连接杆(20)的另一端上固定有无感应连接件(19)，所述无感应连接件(19)延伸至所述线圈保护壳(6)内，所述无感应连接件(19)上设置有感应片(22)，所述线圈保护壳(6)内设置有用于检测感应片(22)位置的磁罐线圈(23)，所述弹簧连接杆(20)上套设有压缩弹簧(21)，所述压缩弹簧(21)的两端分别连接所述弹簧连接杆(20)和所述限位螺母(8)。
6.根据权利要求5所述的柔性传感器，其特征在于，所述弹簧连接杆(20)分为三段，所述弹簧连接杆(20)的第一段的直径小于限位螺母(8)的内孔孔径，所述弹簧连接杆(20)的第二段的直径大于限位螺母(8)的内孔的孔径且小于压缩弹簧(21)的内径，所述弹簧连接杆(20)的第三段的直径大于所述压缩弹簧(21)的外径，所述压缩弹簧(21)位于所述弹簧连接杆(20)的第三段与所述限位螺母(8)之间。
7.根据权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述弹力检测装置包括安装架(13)，所述安装架(13)的内侧通过承重件(14)固定有称重传感器(15)，所述安装架(13)与所述拉伸弹簧(9)相邻的一侧沿所述拉伸弹簧(9)伸缩方向活动连接有传力杆(17)，所述传力杆(17)的一端通过传力横杆(16)连接所述称重传感器(15)的检测端，所述传力杆(17)的另一端与所述拉伸弹簧(9)的第一端连接。
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