CN201707349U - 微电磁加速度位移倾角振动传感器 - Google Patents

微电磁加速度位移倾角振动传感器 Download PDF

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Abstract

一种微电磁传感器，在两端封闭的非金属螺线管内，两块同样尺寸相同导磁率物体由非磁性或其它导磁率物体为界接在一起的组合体，总长度小于螺线管内长度，其特征是：组合体两端分别与固定在螺线管内、对等长度、相同弹簧系数的弹性物体系接，组合体朝螺线管两端方向可移动；在螺线管外是初级与次级相隔离的铜漆包线圈，单频周期驱动信号从初级线圈头输入，次级两组线圈线径相同与螺线管中心对称绕圈数，始线头接在一起，尾线头输出电信号，在静态下，组合界物体位于螺线管中心位置、相位差电信号绝对值趋于零，次级输出端按顺序串接电桥电路、放大器、滤波器、模数转换器、数字信号处理器，组成数字微电磁传感器。

Description

微电磁加速度位移倾角振动传感器 
(一)所属技术领域：
本实用新型涉及一种物体位置变动和速度变化产生出同步电信号变化的装置，尤其是能识别加速运动、倾斜角度和振动的传感器。 
(二)背景技术：
目前，公知的磁电传感器是霍尔磁电传感器和传统电动式传感器。霍尔磁电传感器制造工艺难度相对大成本高，传统电动式传感器受体积限制很难制造至MEMS半导体式尺寸的传感器。 
(三)发明内容：
为了简化制造工艺，降低成本和达到MEMS半导体式尺寸标准，本实用新型提供一种微电磁传感器通过螺线管线圈相位浮点平衡方法，在携带该传感器的物体位置变动、速度变化、振动时该传感器输出同步变化的电信号。 
本实用新型所采用的技术方案是：非金属螺线管内两块同样尺寸、相同导磁率材料的圆柱体(或正方体、长方体、椭圆柱体)由非磁性或其它导磁率物体为界接在一起的组合体，导磁材料可以是铁、钢或其它导磁物质，组合起来的物体总长度小于螺线管内长度，并可在螺线管内两端方向移动，螺线管两端封闭、螺线管内两头系有相同弹簧系数、对等长度的弹簧或弹性物体，管内的其它物质可以是真空，空气，液体；螺线管外的铜漆包线圈分初级和次级，初级是单组线圈位于螺线管中心位置围绕螺线管轴的任一方向绕圈数，次级两组线径相同、同方向对称绕圈数，两组始出线头焊接或用其他方法连接在一起不连接电路地线，另外两个尾线头是对称输出端。单频周期驱动信号从初级线圈头输入，传感器电信号从次级线圈两个尾线头输出。 
在螺线管平行于地面和静态下，导磁组合体的界物体位于螺线管的中心位置、输出的相位差绝对值电信号趋于零；在动态下或螺线管垂直于地面时，螺线管内组合物体速度变化、运动、或受重力加数度的影响，次级线圈尾线头输出绝对相位差电信号。 
次级输出端按顺序串接电桥电路、放大器、滤波器、模数转换器、数字信号微处理器组成数字微电磁加速度位移倾角振动传感器。 
本实用新型的有益效果是，用两组相同传感器共享用同一驱动输入信号源，螺线管之间相互垂直构成X轴和Y轴，传感器输出分别为X轴Y轴相位差电信号；三组相同传感器共享用同一驱动输入信号源，螺线管之间相互垂直构成X、Y、Z三轴，传感器输出分别为X、Y、Z三轴相位差电信号；运动中的传感器经数字信号微处理器运算可获得加数度、倾斜角度、位移、振动数字信号，获得的数字传感信号可应用于动态控制系统、导航系统、防盗系统、健身设备、机器人传感器、和电子游戏机动态操作装置，此传感器头结构简单。 
(四)附图说明：
图1是本实用新型传感器头结构原理图。 
图2是本实用新型传感器电路原理图。 
图3是实施例的单轴数字传感器系统框图。 
图4是实施例的三轴数字传感器系统框图。 
图中1.驱动信号源，2.初级电感线圈，3.隔离界物体，4.与5相同导磁率的材料，5.与4相同导磁率的材料，6.与7相同的弹簧或弹性物体，7.与6相同的弹簧或弹性物体，8.次级线圈与9同极端，9.次级线圈与8同极端，10.与11对称次级电感线圈，11.与10对称次级电感线圈，12.次级初线圈头联接点或焊接点，13.组合导磁体运动方向，14.次级线圈输出端口，15.封闭式非金属螺线管，16.由2至15构成的微电磁传感器头框图。 
(五)具体实施方式：
在图1中，封闭式非金属螺线管15内的两块体积相同、对称的导磁物体4和5相近的两头由其它导磁率或非导磁物体为界3隔离开并粘接或焊接在一起构成导磁组合物体，4和5另外两头分别系接在弹簧或弹性物体6和7指向界面方向的端头上，弹性材料6和7另外两端头分别固定在螺线管内的两端，驱动信号源1连接初级电感线圈头，次级对称电感线圈10和11的两初头焊接在一起12，另外两头是输出端14，当导磁组合物体在螺线管方向13惯性加速运动或不平行于地面方向时，次级对称电感线圈产生不平衡的绝对相位差电信号。 
在图2所示实施例中，16输出口串接电桥电路和放大器电路构成基本微电磁传感器器件电路。 
在图3所示的实施例构成单轴微电磁数字传感器系统。 
在图4所示的实施例构成X，Y，Z三轴微电磁数字传感器系统。 

Claims (5)

1.一种微电磁传感器，在两端封闭的非金属螺线管内，两块同样尺寸相同导磁率材料的物体，由不同导磁率或非导磁性材料的物体为界接在一起的组合体，总长度小于螺线管内长度，其特征是：该物体在惯性作用下朝螺线管两端方向自由移动，在螺线管外是初级隔离次级铜漆包线圈，单频周期驱动信号从线圈初级头输入，次级线圈端口输出相位差电信号。
2.根据权利要求1所述的微电磁传感器，其特征是：螺线管外初级线圈在螺线管中心位置，螺线管外次级两组线圈线径相同，始头焊接或连接在一起不接电路地线，双组对称并行绕圈数，次级线圈的另外两个线头是输出口，在组合界面物体位于螺线管中心位置时平衡、相位差电信号绝对值趋于零。
3.根据权利要求2所述的微电磁传感器，封闭的螺线管内其它物质，可以是真空，空气，油，或其它液体，封闭的螺线管内两头系有相同弹簧系数、对等长度的弹簧或弹性物质，静态时，组合体两端的弹性物质对组合体有微弱压力或微弱拉力。
4.根据权利要求3所述的微电磁传感器，输出口顺序接电桥电路，放大器构成微电磁传感器头，微电磁传感器头输出口顺序接滤波器，模数转换器和数字信号微处理器构成微电磁数字传感器。
5.根据权利要求4所述的微电磁传感器，两组相同的微电磁传感器头共享用同一驱动输入信号源，螺线管之间相互垂直构成X轴Y轴，获得的两组输出分别为X轴Y轴相位差电信号；三组相同微电磁传感器头共享用同一驱动输入信号源，螺线管之间相互垂直构成X，Y，Z三轴，获得的三组输出分别为X，Y，Z三轴相位差电信号。 
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