【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器
，特别涉及一种能测量三维力、三维力矩、三维线加速度和三维角加速度的十二维的传感器。
技术介绍
从同时检测空间全力(三维力、三维力矩、三维线加速度和三维角加速度)信息的角度看，现有的各种三维、六维传感器均不能满足需要，因此，近年来对能够同时检测空间全力信息的十二维传感器的研究受到了国内外有关科研机构的关注。但由于这种传感器结构复杂，标定困难，国际上目前仍然只有为数不多的科研机构在投资开发研究。现有的十二维传感器采用了双Stewart平台作为弹性体的结构形式，在12个弹性支柱上粘贴了应变片，形成了十二个全桥电路，通过解耦十二路信号得到三维力、三维力矩、三维线加速度和三维角加速度，这种十二维传感器的测量原理实质上是通过传感元件(应变片)检测弹性体的形变来间接检测空间全力信息的。因此，它存在着传感器特性受弹性体影响，传感器结构和加工工艺复杂、加工制作难度大、成本高、维间耦合严重的问题。从消除维间耦合的角度来看，申请号为200810069839.5、名称为《一种压电式六维加速度传感器》的技术方案解决得较好。然而，该技术方案却不能同时测量三维力和...
【技术保护点】
一种压电式十二维传感器，该传感器包括带有导线孔（２３）和与该导线孔（２３）相通的外插座（Ｃ）的基座（２）、盖在该基座（２）上的盖子（１）、通过预紧螺钉（７）压住而从下往上安装在该基座（２）内的六维加速度检测计（５）和惯性质量块（４）；该预紧螺钉（７）的轴线和该六维加速度检测计（５）的轴线，均与该传感器的工作三维直角坐标系的Ｚ轴同轴； 该六维加速度检测计（５）由十六片石英晶片（ｊｘ１～ｊｘ１６）和夹持这十六片石英晶片（ｊｘ１～ｊｘ１６）的两片完全相同的环形的绝缘电极板（５１）构成；这十六片石英晶片（ｊｘ１～ｊｘ１６）在一个与所述Ｚ轴同轴的三维直角坐标系的Ｘ、Ｙ平面中，均匀布置...
【技术特征摘要】
1、一种压电式十二维传感器，该传感器包括带有导线孔(23)和与该导线孔(23)相通的外插座(C)的基座(2)、盖在该基座(2)上的盖子(1)、通过预紧螺钉(7)压住而从下往上安装在该基座(2)内的六维加速度检测计(5)和惯性质量块(4)；该预紧螺钉(7)的轴线和该六维加速度检测计(5)的轴线，均与该传感器的工作三维直角坐标系的Z轴同轴；该六维加速度检测计(5)由十六片石英晶片(jx1～jx16)和夹持这十六片石英晶片(jx1～jx16)的两片完全相同的环形的绝缘电极板(51)构成；这十六片石英晶片(jx1～jx16)在一个与所述Z轴同轴的三维直角坐标系的X、Y平面中，均匀布置于一个Z轴通过其圆心的一个参考圆(50)的圆周上；其中，在该参考圆(50)与X、Y轴的角平分线交点处，安置的是四片X0°切型石英晶片(jx3、jx7、jx11、jx15)，其余的十二片石英晶片为Y0°切型石英晶片(jx1、jx2、jx4、jx5、jx6、jx8、jx9、jx10、jx12、jx13、jx14、jx16)；这四片X0°切型石英晶片(jx3、jx7、jx11、jx15)的敏感轴垂直于参考圆(50)且其敏感轴的方向一致，这四片X0°切型石英晶片(jx3、jx7、jx11、jx15)的Y轴的延长线与传感器的工作三维直角坐标系的Z轴正交，且该Y轴的正向均沿该参考圆(50)离心或向心分布；每一X0°切型石英晶片(jx3、jx7、jx11、jx15)两侧紧邻的Y0°切型石英晶片(jx2、jx4、jx6、jx8、jx10、jx12、jx14、jx16)的敏感轴与该参考圆(50)相切且其敏感轴的方向均按顺时针或者均按逆时针排列；在该参考圆(50)与X、Y轴交点处的四片Y0°切型石英晶片(jx1、jx5、jx9、jx13)的敏感轴对应重叠在所在的X轴或Y轴上、且这四片Y0°切型石英晶片(jx1、jx9与jx5、jx13)的敏感轴的方向均与所对应的X轴或Y轴同向或者反向；所述的两片绝缘电极板(51)的内侧上均有与这十六片石英晶片(jx1～jx16)一一对应的十六个电极(dx1～dx16)；其中，与同在X轴上的两片Y0°切型石英晶片(jx1、jx9)所对应的电极(dx1、dx9)连通、构成X向的线加速度(aX)值的信号输出端(Q1)，与同在Y轴上的两片Y0°切型石英晶片(jx5、jx13)所对应的电极(dx5、dx13)连通、构成Y向的线加速度(aY)值的信号输出端(Q3)，与每一片X0°切型石英晶片(jx3、jx7、jx11、jx15)两侧紧邻的Y0°切型石英晶片(jx2、jx4、jx6、jx8、jx10、jx12、jx14、jx16)所对应的电极(dx2、dx4、dx6、dx8、dx10、dx12、dx14、dx16)以靠近X轴负向一侧的两片电极(dx2、dx16)为首尾、依次串连构成Z向的角加速度(aθZ)值的信号输出端(Q2)；与四片X0°切型石英晶片(jx3、jx7、jx11、jx15)所对应的四个电极(dx3、dx7、dx11、dx15)各自为一个加速度待算信号输出端(Q4～Q7)，这四个加速度待算信号输出端(Q4～Q7)的输出值通过加法运算，为Z向的线加速度(aZ)值；位于Y轴负向一侧两个加速度待算信号输出端(Q6、Q7)的输出值之和，减去另两个加速度待算信号输出端(Q4、Q5)的输出值，为X向的角加速度(aθX)值；位于X轴正向一侧两个加速度待算信号输出端(Q6、Q5)的输出值之和，减去另两个加速度待算信号输出端(Q4、Q7)的输出值，为Y向的角加速度(aθY)值；两片绝缘电极板(51)内侧上相同的信号输出端分别通过穿过所述导线孔(23)的绝缘屏蔽信号引线(8)与各自对应的外插座(C1～C7)连接；其特征在于，所述基座(2)有一个外壳体(20)，在该基座(2)的外壳体(20)之内有两个与所述Z轴同轴的圆筒型凸台；在内的这一圆筒型凸台是加速度检测计安装凸台(21)，该加速度检测计安装凸台(21)呈无底的圆筒状，其中间的圆孔为螺纹孔；所述六维加速度检测计(5)及其上方的惯性质量块(4)安装在该加速度检测计安装凸台(21)的台面上，所述预紧螺钉(7)通过其螺杆前端的螺纹拧在该加速度检测计安装凸台(21)的螺纹孔上半部分；该预紧螺钉(7)的轴心有一贯通的圆孔，有一个通过其下端的外螺纹拧紧在该加速度检测计安装凸台(21)的螺纹孔下半部分的封装螺纹筒(6)，以间隙配合状态向上穿过该预紧螺钉(7)轴心的圆孔；在外的这一圆筒型凸台是一个其台面不低于所述预紧螺钉(7)上端面的六维力检测计安装凸台(22)；在该六维力检测计安装凸台(22)的台面上安装有一个同时空套在该封装螺纹筒(6)上部的六维力检测计(9)；所述盖子(1)以对该六维力检测计(9)施以预紧力且同时紧套着该封装螺纹筒(6)上端部的状态，固定地盖在所述基座(2)的外壳体(20)上；该六维力检测计安装凸台(22)与所述六维加速度检测计(5)对应的腰间部分，也有让该六维加速度检测计(5)所连接的绝缘屏蔽信号引线(8)穿过的导线孔(23)；其中，所述六维力检测计(9)由十六片石英晶片(jd1～jd16)和其轮廓与该六维力检测计安装凸台(22)的台面相同的绝缘电极板(91)构成，这十六片石英晶片(jd1～jd16)在一个与所述Z轴同轴的三维直角坐标系的X、Y平面中，均匀布置于一个Z轴通过其圆心的另一个参考圆(90)的圆周上，该参考圆(90)的直径等于该六维力检测计凸台(22)台面的中心环直径；在该参考圆(90)与X、Y轴的角平分线交点处，安置的是四片X0°切型石英晶片(jd3、jd7、jd11、jd15)，其余的十二片石英晶片为Y0°切型石英晶片(jd1、jd2、jd4、jd5、jd6、jd8、jd9、jd10、jd12、jd13、jd14、jd16)；四片X0...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，秦岚，刘京诚，李敏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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