基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置及其組合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及力檢測(cè)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于科里奧利力效應(yīng)的微 型傳感裝置及其組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)牛頓力學(xué)的理論，以旋轉(zhuǎn)體系為參照系，質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)偏離原有方向的傾 向被歸結(jié)為一個(gè)外加力的作用，該力即為科里奧利力，并定義為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，包括殼體w及設(shè)置于殼體內(nèi)部的質(zhì)量 體、位移驅(qū)動(dòng)體W及傳感機(jī)構(gòu)，所述殼體作為旋轉(zhuǎn)體系，其角速度為《，所述質(zhì)量體在位移 驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)作用W及殼體的旋轉(zhuǎn)作用下相對(duì)殼體運(yùn)動(dòng)，所述傳感機(jī)構(gòu)用于采集質(zhì)量體的 磁電轉(zhuǎn)化信號(hào)；其特征在于： 所述質(zhì)量體采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -剛性體W及設(shè)置于剛性體內(nèi)部且與剛性體連為一體的移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體； -單體結(jié)構(gòu)的移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體； 所述質(zhì)量體與位移驅(qū)動(dòng)體之間設(shè)有導(dǎo)向支架體，所述質(zhì)量體與導(dǎo)向支架體之間豎直連 接有至少一個(gè)位置約束彈片a,所述位置約束彈片a用于約束質(zhì)量體的豎直位移。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征在于，所述移 動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體采用永磁體或電磁體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征在于，所述位 移驅(qū)動(dòng)體包括驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體和位移驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體為永磁體，工作狀態(tài)下，所述 驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體在位移驅(qū)動(dòng)器作用下上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；或 所述位移驅(qū)動(dòng)體包括驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體，所述驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體為電磁體，工作狀態(tài)下，所述驅(qū) 動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體在電流作用下上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 所述驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體與導(dǎo)向支架體剛性連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征在于，所述驅(qū) 動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體上設(shè)有限位機(jī)構(gòu)，所述限位機(jī)構(gòu)采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -彈黃，所述彈黃連接于驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體和位移驅(qū)動(dòng)器之間； -位置約束彈片b，所述位置約束彈片b水平連接于驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體與殼體之間，用于約 束驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體的水平位移。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征在于，所述導(dǎo) 向支架體采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -導(dǎo)向支架塊體，所述導(dǎo)向支架塊體的下端設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體放置腔； -導(dǎo)向支架框體，所述導(dǎo)向支架框體的下端與驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體剛性連接； -導(dǎo)向支架桿體a,所述導(dǎo)向支架桿體a包括剛性桿a W及水平設(shè)置于剛性桿a上的剛 性梁a,所述剛性桿a的自由端與驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體剛性連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征在于，所述質(zhì) 量體的與殼體之間設(shè)有導(dǎo)向支架桿體b，所述導(dǎo)向支架桿體b包括剛性桿bW及水平設(shè)置于 剛性桿b上的剛性梁b，所述剛性桿b的自由端與殼體之間水平連接有位置約束彈片C，所 述剛性梁b與質(zhì)量體之間豎直連接有位置約束彈片d。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征在于，還包括 如下任一個(gè)或任多個(gè)部件： -設(shè)置于移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體和導(dǎo)向支架體之間的滑塊結(jié)構(gòu)； -設(shè)置于導(dǎo)向支架體和位移驅(qū)動(dòng)體之間的磁屏蔽結(jié)構(gòu)體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征 在于，移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體處的殼體側(cè)壁內(nèi)設(shè)有容納腔，所述傳感機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述容納腔內(nèi)； 所述傳感機(jī)構(gòu)采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的磁致應(yīng)變體和力電材料，所述力電材料位于磁致應(yīng)變體的 上端和/或下端； -傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的方向異型永磁結(jié)構(gòu)體和力電材料，所述方向異型永磁結(jié)構(gòu) 體采用一個(gè)方向異型永磁單體或多個(gè)相互接觸的方向異型永磁單體；所述力電材料位于方 向異型永磁結(jié)構(gòu)體的上端和/或下端； -傳感機(jī)構(gòu)包括磁致應(yīng)變體和力電材料，所述力電材料為薄膜或片體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置于磁 致應(yīng)變體的兩側(cè)面上，形成夾屯、結(jié)構(gòu)； -傳感機(jī)構(gòu)采用磁巨阻材料體； 所述磁致應(yīng)變體包括；磁致伸縮材料、磁粒子擺動(dòng)體、磁力移動(dòng)體或磁巨阻材料；所述 力電材料包括：壓電材料、壓阻材料或壓磁材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其特征 在于，所述傳感機(jī)構(gòu)為力電材料體，所述力電材料體為薄膜或片體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置于位置約束 彈片a的兩側(cè)面上，形成夾屯、結(jié)構(gòu)； 所述力電材料體包括壓電材料膜片或應(yīng)變材料膜片。
10. -種基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括多個(gè)權(quán)利 要求1至9中任一項(xiàng)所述的基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，多個(gè)基于科里奧利力效 應(yīng)的微型傳感裝置呈陣列結(jié)構(gòu)組合連接。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于科里奧利力效應(yīng)的微型傳感裝置，其中:質(zhì)量體為移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體；質(zhì)量體與位移驅(qū)動(dòng)體之間設(shè)有導(dǎo)向支架體，質(zhì)量體與導(dǎo)向支架體之間連接有至少一個(gè)位置約束彈片a，位置約束彈片a用于約束質(zhì)量體的豎直位移。同時(shí)提供了上述傳感裝置的組合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于科里奧利力效應(yīng)，通過(guò)將傳感機(jī)構(gòu)設(shè)置于殼體內(nèi)或者設(shè)置于位置約束彈片上，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化，通過(guò)設(shè)置位置約束彈片，限制了驅(qū)動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體和移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)體的空間運(yùn)動(dòng)位置穩(wěn)定，方便磁電轉(zhuǎn)化信號(hào)的采集，提高傳感精度；提供了多種傳感形式，通過(guò)對(duì)多種傳感形式得到的信號(hào)量值加強(qiáng)平均，傳感精度更高。
【IPC分類】G01D5-12, G01C19-56
【公開號(hào)】CN104535056
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410784796
【發(fā)明人】楊斌堂, 楊詣坤
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日