变形传感器包和方法技术

一种变形传感器包，包括壳体，该壳体包括基体和从该基体延伸的外围壁。该基体和外围壁开设有两个腔体，每个腔体用于容纳电位计，如弦丝电位计。该外围壁开设有两个形成于每个腔体和该壳体外部之间的孔。每个孔用于允许相关的电位计的可移动传感端部经该孔通过。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请声明拥有专利申请号为14/071,131，标题为《变形传感器包和方法》，申请日为2014年11月4日的美国专利申请的权利，其整体以引用形式并入到本文中，用于所有目的。
本专利技术一般涉及用于测量变形的系统和方法，更具体地，涉及测量物体二维变形，如汽车碰撞实验过程中的组件变形的系统和方法。
技术介绍
很多应用需要精确的、有效的并且具有成本效益的系统，用于测量移动，包括测量物体变形。例如，汽车安全实验通常采用人体模型(即“碰撞试验模型”)评估在汽车事故中对乘客造成的潜在伤害。这些实验包括例如前方、后方、侧面的冲击实验。在一具体应用中，国际标准化组织(ISO)已经开发了一种标准碰撞实验模型，即世界SID(世界侧面碰撞模型)，用于更加精确地重现人类在侧面碰撞事件中的运动和反应。该模型包括标准化的六肋骨结构，并且被特别设计用于在侧面碰撞试验过程中提供关于力、加速度和位移(例如胸腔/肋骨的移动)的精确测量。被设计用来测量这种移动或变形的现有系统在由于碰撞实验而产生的特高加速率下缺乏跟踪变形的能力。其他方案，包括通过分别计算线性和角度变形来测量二维变形的方案已经提高了精确度，但复杂且过分昂贵。由于每个模型需要多个传感器(例如每个肋骨分配一个传感器)，成本会被增加。因此，需要改进的系统和方法来提供精确、可靠并且节约成本的变形测量。
技术实现思路
在本专利技术一实施例中，提供了一种变形传感器包。该传感器包包括具有基体和从该基体延伸的外围壁的壳体。该基体和外围壁开设有两个相邻的腔体，每个腔体用于容纳电位计，如弦丝电位计。该外围壁开设有两个形成于每个腔体和该壳体外部之间的孔。每个孔用于允许相关的电位计的可移动传感端部经该孔通过。在本专利技术另一实施例中，提供了一种用于测量碰撞实验模型的肋骨的变形的系统。该系统包括具有第一弦丝电位计和第二弦丝电位计的传感器包，每个电位计包括可移动传感电缆。该系统还包括用于将第一和第二电位计定位于与基准点相距给定距离的传感器支撑结构。第一和第二弦丝电位计的每个传感电缆在其自由端被连接到碰撞实验模型的给定组件(例如人工肋骨)的共同变形测量位置上。在本专利技术另一实施例中，提供了一种用于在至少两个维度上测量物体相对于基准点的变形的方法。该方法包括步骤：将第一和第二电位计排列在相对于基准点的给定距离上；将第一和第二电位计的可移动传感端部连接到物体的共同变形测量位置；以及响应于施加到物体的力，根据该第一和第二电位计的输出来确定该变形测量位置相对于基准点的变形。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的变形传感器包的立体视图；图2A为根据本专利技术一实施例的传感器包壳体的示例性的第一壳体部分的俯视图；图2B为图2A中的示例性的传感器包壳体部分的截面视图；图2C为图2A中的示例性的传感器包壳体部分的第一立体视图；图2D为图2A中的示例性的传感器包壳体部分的第二立体视图；图3A为根据本专利技术一实施例的传感器包壳体的示例性的第二壳体部分的第一立体视图；图3B为图3A中的示例性的传感器包壳体的第二立体视图；图4为图1中的传感器包安装在碰撞实验模型的组件肋骨内的立体视图；图5为描述利用相对于碰撞实验模型的组件配置的传感器包计算二维变形的示例性的方法的示意图；以及图6为根据本专利技术一实施例的利用传感器包计算变形的示例性的方法的流程图。具体实施方式应该理解的是，本专利技术的附图和说明已经被简化以描述有直接关联的部分，以便清楚地理解本专利技术；为了清楚的目的，删除了在基于换能器的传感器，如弦丝电位计中可见的很多其他部分。然而，由于这些部分为本领域公知的，并且因为它们并不会促进对于本专利技术的更好的理解，此处并没有提供关于这些部分的讨论。本专利技术旨在保护对于本领域技术人员已知的所有这些变换和改进。在下面的详细说明中，请参考以实例说明的方式显示了本专利技术可能执行的具体实施例的附图。需要理解的是本专利技术的多个实施例虽然不同，但不必要互相排斥。此外，文中描述的与一个实施例相关的特定特征、结构或特性可以在其他实施例中执行，这并未超出本专利技术保护范围。此外，应该理解的是，在每个公开的实施例中的每个部分的位置或布置方式都可以修改，这并未超出本专利技术保护范围。因此，下文的详细描述并不具有限制意义，并且本专利技术的保护范围仅受到被合理解读的所附权利要求以及权利要求具有的等同物的全部范围的限定。在附图中，同样的标号在所有多幅视图中指代相同或类似的功能体。用于测量碰撞实验模型的人工肋骨的变形的现有方案通常包括用于测量沿单一轴线的线性移动或变形的线性传感器元件(例如光学传感器)。更先进的但是较昂贵的系统通过将该线性传感器元件枢转地安装到第二传感器元件，例如旋转型电位计，为测量二维变形提供条件，以测量该变形的任何角度分量。这些系统相比于本专利技术的实施例，除复杂且成本高之外还具有相对较高的阻抗、低线性度、高能耗及不足的传感分辨率。这些系统的低线性度和不足的传感分辨率是由该线性传感器元件(例如光学发射器和接收器)的物理和电气限制导致的。这些系统的高阻抗和高能耗归因于其复杂的内部光-电转换组件。本专利技术的实施例利用两个电位计作为传感元件，该传感元件以简单的阻抗-电转换元件和改进的测量该变形的特性为特征。本专利技术实施例包括改进的变形传感器、传感器包以及计算在至少两个维度上的变形的相关方法。在一个实施例中，检测传感器包包括用于固定两个电位计，如两个弦丝电位计或电缆延伸换能器的传感器支撑结构。本领域普通技术人员可以理解，弦丝传感器是用于通过弹性的弦丝或电缆以及弹簧承载线轴，从而检测和测量线性位置和速度的换能器。更特别地，弦丝电位计通常包括测量电缆(例如不锈钢电缆或电线)、线轴、弹簧以及转速传感器。在每个电位计壳体的内部，该电缆被缠绕在该线轴上，该线轴随该电缆的盘绕或解绕而转动。为了维持电缆的强度，该电缆连接到每个线轴。该线轴可连接到一转速传感器(例如电位计或旋转型编码器)的转轴上。当该换能器的电缆被拉紧并且随着其所连接到的物体的移动而延伸，该线轴和传感器轴被旋转。该旋转轴产生了具有与电缆的线性延伸和/或速度成比例的电压的输出电信号。该传感器支撑结构用于将每个电位计相对于彼此并相对于参考点固定在固定地点。在一实施例中，该传感器支撑结构包括壳体，其中该电位计通过例如一个或多个紧固件(例如固定螺丝)固定在该壳体内。该壳体包括开设有两个腔体的内部部分，每个腔体用于容纳对应尺寸的电位计。在一实施例中，该壳体可包括穿过其外壁形成的两个孔或开口，每个开口对应于该电位计的传感端部的位置(例如对应于从弦丝电位计处延伸的电缆的位置)。如文中详细描述的，该孔的尺寸使得该电位计的传感端部可以相对于壳体和/或电位计的主体在很宽的角度范围内铰接而不妨碍该壳体和/或电位计的主体。在一实施例中，该壳体由两个部分或子部件构成，其中该等部分可拆装地连接在一起以形成该壳体。这样，可通过分离该等壳体部分来安装、使用或者拆卸该电位计。大体参考图1，其显示了根据本专利技术一实施例的传感器包10。传感器包10包括两个供电位计固定安装到其上的传感器支撑结构。在该描述性的实施例中，该传感器支撑结构体现为用于固定两个弦丝电位计14、14’的壳体12。如上文描述的，电位计14、14’被操作用于输出指示各自传感电缆15、15’的延伸(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形传感器包，其特征在于，包括：壳体，所述壳体包括：基体和从所述基体延伸的外围壁，所述基体和外围壁开设有两个腔体，每个腔体用于收容相关的电位计；其中，所述外围壁开设有两个形成于每个腔体和所述壳体外部之间的孔，并且其中每个孔用于允许相关的电位计的可移动传感端部经所述孔通过。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.04 US 14/071,1311.一种变形传感器包，其特征在于，包括：壳体，所述壳体包括：基体和从所述基体延伸的外围壁，所述基体和外围壁开设有两个腔体，每个腔体用于收容相关的电位计；其中，所述外围壁开设有两个形成于每个腔体和所述壳体外部之间的孔，并且其中每个孔用于允许相关的电位计的可移动传感端部经所述孔通过。2.根据权利要求1所述的变形传感器包，其特征在于，所述壳体包括具有所述基体和所述外围壁的第一壳体部分，以及具有用于选择性地密封所述壳体内部的所述腔体的可拆装盖子的第二壳体部分。3.根据权利要求1或2所述的变形传感器包，其特征在于，还包括设于开设在所述壳体内的所述腔体中的对应的一个之内的第一和第二弦丝电位计。4.根据权利要求3所述的变形传感器包，其特征在于，所述第一和第二弦丝电位计的传感电缆被穿过所述两个孔中的每个孔设置。5.根据权利要求4所述的变形传感器包，其特征在于，所述孔的尺寸和方位使得所述第一和第二弦丝电位计的传感电缆可被连接到待测量其变形的物体的共同安装点。6.根据权利要求5所述的变形传感器包，其特征在于，还包括被操作性地连接到第一和第二弦丝电位计的输出的处理器，所述处理器用于：响应于施加到所述物体上的力并基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瀚，朱少聪，巴瑞·A·辛格，
申请(专利权)人：精量电子美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US