CN2625845Y - 一种电涡流倾斜测量传感器 - Google Patents

Abstract

一种电涡流倾斜测量传感器，包括一个封闭的球形或近于球形的内空腔体骨架1，一组绕制于此骨架外壁的线圈绕组9，骨架球形或近于球形内空腔体中盛有液体8，液体上置有一轻质圆形浮体4，轻质圆形塑料浮体上粘连或复合有立体异形轻质导电金属材料5，轻质圆形浮体之上的封闭空腔中充斥有空气3。本实用新型是一种利用了单片机的智能型传感器可以同时检测物体在三维空间中任一水平面发生的倾斜状态，并可将其以多种形式传送给后续信号处理器，具有灵敏度较高、无机械磨损、体积小、成本低，安装使用方便的特点。可用于大型设备、设施的整体水平面状态的安全监测；也可用于公共场所、展览馆、家庭居室、汽车、仪器设备、贵重物品的防盗监测。

Description

一种电涡流倾斜测量传感器

                        技术领域

本实用新型涉及传感器，尤其是一种可用于监测物体在任意三维状态放置时，发生倾斜、振动的传感器。

                        背景技术

现有用于检测物体水平倾斜的传感器中，很有代表性的是一种电容式气泡管型瓶传感器。它的工作原理是，当该传感器沿其玻璃瓶轴向发生倾斜时，传感器内的液体中作为电容介质的气泡向高端发生移动，从而使传感器外两侧三个铝片间的电容量发生变化，以此检测被测物体的倾斜度。此传感器的主要不足是只能检测轴向水平面方向的倾斜变化，不能检测其处在任意水平面的任意水平方向的倾斜变化。此类传感器均存在类似问题，因此它们在普及应用上受到了限制。

                        发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以对物体在三维空间中任一水平状态的倾斜状态进行检测的传感器。

所述传感器包括一个封闭的球形或近似于球形的内空腔体骨架1，一组绕制于此骨架外壁的线圈绕组9，骨架球形或近似于球形内空腔体中盛有液体8，液体上置有一轻质浮体4，轻质浮体上粘连或复合有立体异形轻质导电金属材料5，轻质浮体之上的封闭空腔中充斥有空气3。说轻质浮体4为圆形或圆盘形。

前述绕制于骨架外壁的线圈绕组9的两输出抽头与电容器C1、C2以及集成电路COM反相器IC1相接形成振荡回路，此振荡回路的输出端与单片机芯片IC2信号输入口相连。绕有线圈绕组的封闭球形内空腔体骨架1的外壁上罩有屏蔽层10。

本实用新型的优点：一只传感器可以同时检测物体在三维空间中任一水平面发生的倾斜状态，并可将此倾斜信号以电流、电压、脉冲、无线电载波等多种形式或是其中任选一种形式传送给后续信号处理器，具有灵敏度较高、无机械磨损、体积小、成本低，安装使用方便的特点。本实用新型用途广泛，可用于大型设备、设施的整体水平面状态的安全监测；也可用于公共场所、展览馆、家庭居室、汽车、仪器设备、贵重物品的防盗监测。

                      附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型倾斜状态一实施例结构示意图；

图3为本实用新型电路原理图。

图1中：1--封闭的球形近似于球形内空腔体骨架上部，2--注液口，3--轻质浮体之上的封闭空腔中充斥的空气，4--轻质浮体，5--导电异型金属材料，6--上下骨架连接缝，7--封闭的球形近似于球形内空腔体骨架下部，8--液体，9--线圈绕组，10--屏蔽层。

图3中：C1、C2--振荡回路电容的电容器，IC1--集成电路COM反相器，IC2--单片机芯片。

                      实施方式

下面叙述工作过程：假设当传感器处于任一静止状态时，液体8和封闭的球形内空腔体骨架内的空气3，共同受重力的影响，使液体8始终处于封闭的球形内空腔体骨架1、7内的正下方，而使封闭的球形内空腔体骨架内的空气3处在封闭的球形内空腔体骨架内的正上方，液体受其自身表面自然张力和自身重力的共同作用，表面呈静止的近似凹陷状的水平状态。轻质圆形浮体4浮于液体的水平面上部。由于封闭的球形内空腔体骨架内部与轻质圆形浮体同为圆形结构，又由于受液体表面自然张力和轻质圆形浮体自身重力的共同作用，使轻质圆形浮体静止保持在封闭的球形内空腔体骨架内的液体的中间。此时，由于线圈绕组9，在绕组周边产生出的非均衡磁场通过封闭的圆形内空腔体骨架，并在轻质圆形浮体上的立体异形轻质导电金属材料5表面形成电涡流。由于立体异形导电金属材料表面呈不规则形状，又由于电涡流产生的感应磁场方向总是垂直于立体异形轻质导电金属材料的表面，并且，电涡流产生的感应磁场方向与线圈绕组9产生的磁场方向相反，所以，感应磁场方向呈向四周做不规则散射。当传感器静止不动时，线圈绕组与立体异形导电金属材料的相对空间位置保持不动，且线圈绕组感受到的立体异形导电金属材料上电涡流产生的感应磁场方向和在空间分布的强度是稳定不变的。所以，线圈绕组的电感量不变且振荡频率亦不变。单片机IC2对振荡频率信号进行跟踪检测、分析和存储。

当传感器水平状态发生一个角度的倾斜时，液体受重力影响，其水平面也相应的发生一个角度的倾斜。使液体始终处于封闭的球形内空腔体骨架的正下方。而此时，与轻质圆形浮体同为一体的立体异形导电金属材料均随液体发生一个角度倾斜位移。于是，立体异形导电金属材料与产生非均衡磁场的线圈绕组的空间相对位置发生了改变。使非均衡磁场的线圈绕组接收到的立体异形导电金属材料上电涡流产生的感应磁场方向及在空间分布的强度也发生相应的变化。因而，使产生非均衡磁场的线圈绕组的电感量发生了改变，且振荡频率亦随之发生了改变。单片机IC2则对振荡频率信号的变化特性进行检测、分析和储存，并做出相应的输出控制。

如此，本实用新型的特点在于：无论传感器处在三维空间的何种放置角度位置，封闭的球形内空腔体骨架内的轻质圆形浮体与立体异形导电金属材料的总质量小于液体的质量，所以总是受液体表面张力和自身重力的作用，使轻质圆形浮体始终处在封闭的球形内空腔体骨架内的液体的中间。

通过多次试验证明：当采用本实用新型方案时，传感器的水平倾斜响应灵敏度≤2度。如果对传感器的材料和工艺以及单片机硬、软件做进一步改进，传感器的倾斜响应灵敏度将会更高。

实施工艺：传感器的内空腔体骨架采用电木、电玉粉等材料制成两个相同的半圆骨架合并后粘合即可。圆形轻质浮体采用轻质塑料注塑成型，立体异形导电金属材料可采用铝箔等轻质材料制作。线圈按普通方法绕制。

Claims (4)

1、一种电涡流倾斜测量传感器，其特征是：所述传感器包括一个封闭的球形或近似于球形的内空腔体骨架(1)，一组绕制于此骨架外壁的线圈绕组(9)，骨架球形或近似于球形内空腔体中盛有液体(8)，液体上置有一轻质浮体(4)，轻质浮体上粘连或复合有立体异形轻质导电金属材料(5)。

2、如权利要求1所述的电涡流倾斜测量传感器，其特征是：前述绕制于骨架外壁的线圈绕组(9)的两输出抽头与电容器(C1、C2)以及放大电路相接形成振荡回路，此振荡回路的输出端与单片机芯片(IC2)信号输入口相连。

3、如权利要求1所述的电涡流倾斜测量传感器，其特征是：在绕有线圈绕组的封闭球形内空腔体骨架(1)的外壁上罩有屏蔽层(10)。

4、如权利要求1所述的电涡流倾斜测量传感器，其特征是：所说轻质浮体(4)为圆形或圆盘形。