專利名稱：一種二維傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種用于姿態(tài)監(jiān)測和控制的二維傾角傳感器。
背景技術(shù)：
傾角傳感器是一種用于姿態(tài)監(jiān)測和控制的傳感器，在衛(wèi)星、導(dǎo)彈、坦克、火炮、飛機(jī)、汽車、艦船、地質(zhì)石油勘探、建筑施工、機(jī)器人的陸地和水下作業(yè)等各種軍事及民用領(lǐng)域有極為廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的傾角傳感器大都只能檢測一維的角度變化，并且尺寸較大，不適用于對體積和重量有一定限制的領(lǐng)域。在能實現(xiàn)檢測二維角度變化的傾角傳感器中，單建華等提出了一種硅微機(jī)械兩維傾角傳感器芯片及制作方法，并向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請了發(fā)明專利，申請?zhí)朇N200610098136。該硅微機(jī)械兩維傾角傳感器由一個可動的蝶形質(zhì)量塊、成“十”字型結(jié)構(gòu)的四個硅應(yīng)變梁以及具有過載限位保護(hù)功能的硼硅玻璃襯底構(gòu)成。該傳感器芯片能同時檢測出繞X和Y兩個方向的傾角變化。每個單晶硅應(yīng)變梁在敏感位置布置兩個壓阻敏感電阻，對應(yīng)兩個梁上的四個敏感電阻構(gòu)成全橋輸出，檢測傾角變化。但是上述傳感器需要采用半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)行制作，工藝復(fù)雜，成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制出一種制作工藝更簡單、成本更低的二維傾角傳感器。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種二維傾角傳感器，所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；所述質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對稱結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開設(shè)形成一個呈中心對稱的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個呈中心對稱的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個空腔的中心點與所述質(zhì)量塊的中心點重合設(shè)置；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)與所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)連通后形成L1、L 2、L3、L4四個相對于所述質(zhì)量塊中心點對稱分布的區(qū)段；所述的壓敏電阻R1、R2布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段LI底面的兩端，壓敏電阻R3、R4布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L2底面的兩端，壓敏電阻R5、R6布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L3底面的兩端，壓敏電阻R7、R8布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L4底面的兩端；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝可流動的液體；壓敏電阻Rl、R2、R3、R4組成一個全橋電路，檢測繞Y方向的傾角，壓敏電阻R5、R6、R7、R8組成另一個全橋電路，檢測繞X方向的傾角；所述電極設(shè)置在所述基板與所述質(zhì)量塊相對的面上并分別與壓敏電阻電連接，把電信號傳到外圍電路。進(jìn)一步地，所述的蝶形空腔的形狀不限制于具有方形棱角。進(jìn)一步地，所述外圍電路設(shè)置在所述基板上。進(jìn)一步地，所述基板為印刷電路板。進(jìn)一步地，所述質(zhì)量塊的材質(zhì)為塑料。進(jìn)一步地，所述可流動的液體為水或者液態(tài)金屬。本發(fā)明的有益效果是:利用具有液體空腔的質(zhì)量塊和壓敏電阻測量二維傾角，制作工藝簡單，成本低廉。


圖1是本發(fā)明二維傾角傳感器結(jié)構(gòu)側(cè)視示意 圖2是本發(fā)明二維傾角傳感器結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖中，I為基板，2為質(zhì)量塊，3為電極，4為空腔(包括“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu))。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1、2對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步解釋:
本發(fā)明的二維傾角傳感器，包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；所述質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對稱結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開設(shè)形成一個呈中心對稱的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個呈中心對稱的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個空腔的中心點與所述質(zhì)量塊的中心點重合設(shè)置；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)與所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)連通后形成L1、L 2、L3、L4四個相對于所述質(zhì)量塊中心點對稱分布的區(qū)段；所述的壓敏電阻R1、R2布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段LI底面的兩端，壓敏電阻R3、R4布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L2底面的兩端，壓敏電阻R5、R6布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L3底面的兩端，壓敏電阻R7、R8布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L4底面的兩端；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝可流動的液體；壓敏電阻R1、R2、R3、R4組成一個全橋電路，檢測繞Y方向的傾角，壓敏電阻R5、R6、R7、R8組成另一個全橋電路，檢測繞X方向的傾角；所述電極設(shè)置在所述基板與所述質(zhì)量塊相對的面上并分別與壓敏電阻電連接，把電信號傳到外圍電路。所述的蝶形空腔的形狀不限制于具有方形棱角，比如利于液體流動的圓角。所述外圍電路設(shè)置在所述基板上。所述基板為印刷電路板，便于設(shè)置電極和外圍電路。所述基板不限于說明書附圖所示的方形結(jié)構(gòu)，可以為其他任何中心對稱結(jié)構(gòu)。所述質(zhì)量塊的材質(zhì)為塑料，但是不限于塑料。所述質(zhì)量塊不限于說明書附圖所示的方形結(jié)構(gòu)，可以為其他任何中心對稱結(jié)構(gòu)。所述可流動的液體為水或者液態(tài)金屬，或者其他可流動物質(zhì)，液體體積約為空腔結(jié)構(gòu)容積的1/2至2/3。當(dāng)本發(fā)明的傳感器相對于水平面具有傾角時，液體流動導(dǎo)致質(zhì)量塊偏重，相應(yīng)的壓敏電阻輸出電信號至外圍電路，由外圍電路計算得出傳感器傾角。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的二維傾角傳感器進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明實施例及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種二維傾角傳感器，所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；其特征在于: 所述質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對稱結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開設(shè)形成一個呈中心對稱的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個呈中心對稱的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個空腔的中心點與所述質(zhì)量塊的中心點重合設(shè)置； 所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)與所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)連通后形成L1、L 2、L3、L4四個相對于所述質(zhì)量塊中心點對稱分布的區(qū)段； 所述的壓敏電阻R1、R2布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段LI底面的兩端，壓敏電阻R3、R4布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L2底面的兩端，壓敏電阻R5、R6布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L3底面的兩端，壓敏電阻R7、R8布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L4底面的兩端； 所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝可流動的液體； 壓敏電阻Rl、R2、R3、R4組成一個全橋電路，檢測繞Y方向的傾角，壓敏電阻R5、R6、R7、R8組成另一個全橋電路，檢測繞X方向的傾角； 所述電極設(shè)置在所述基板與所述質(zhì)量塊相對的面上并分別與壓敏電阻電連接，把電信號傳到外圍電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征是，所述的蝶形空腔的形狀不限制于具有方形棱角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述外圍電路設(shè)置在所述基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述基板為印刷電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述質(zhì)量塊的材質(zhì)為塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述可流動的液體為水或者液態(tài)金屬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二維傾角傳感器，所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對稱結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開設(shè)形成一個呈中心對稱的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個呈中心對稱的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個空腔的中心點與所述質(zhì)量塊的中心點重合設(shè)置。本發(fā)明利用具有液體空腔的質(zhì)量塊和壓敏電阻測量二維傾角，制作工藝簡單，成本低廉。
文檔編號B81B7/02GK103159161SQ201310108930
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者周維杭 申請人:江蘇久祥汽車電器集團(tuán)有限公司