利用流体热对流测量加速度和/或倾斜角的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种利用流体热对流测量加速度和倾角的装置，其包括容纳流体的容器；散热体，包括布置在容器中的第一加热元件和第二加热元件以及第一和第二加热元件的端部电连接形成的交叉点，当通过第一和第二加热元件的另一端部施加电流时散发热量；以及热电偶，包括接触散热体交叉点的热电偶连接点，并且与散热体关于散热体的交叉点点对称，其中测量热电偶两个端部之间的电压来计算散热体交叉点的温度。利用散热体交叉点的温度测量沿着在包括散热体的假想平面上经过散热体交叉点的假想线方向作用的加速度以及表示该假想线相对于地球引力方向的倾斜程度的倾角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量加速度和倾角的装置和方法，更具体地涉及用于测量加速度和相对于地球引力方向的倾角的装置和方法，其利用如下现象：由流体例如气体或液体的热对流冷却的散热体的冷却程度取决于加速度的方向和大小。
技术介绍
近来，加速度测量器件或者加速度计广泛用于机动车气囊、悬挂系统、航空或军事用途的移动体的位置控制系统、以及例如计算机或移动电话的电子产品的运动输入器件和碰撞探测器件。传统的加速度计根据操作方式分为伺服型、压电型、压阻型和电容型。在加速度计的这些类型中，通过施加力“F”到移动体使具有质量“m”的移动体以加速度“a”加速，其中F＝ma。在这种情形下，通过测量随移动体的位移改变的控制信号、压电电压、压电电阻或者电容来获得加速度。为了在上述传统加速度计中提高测量加速度的精度，需要一种能够精确测量随加速度改变的移动体位移的结构。然而，这样的移动体需要复杂的制造工序并且降低了加速度计的耐用性。同时，利用流体热对流的传统对流型加速器可以如美国专利No.2440189、2455394、5581034、6182509和日本专利No.H7-260820、2000-193677中公开地那样实施。这些对流型加速度计展现出的灵敏度和响应速度低于使用上述移动体的加速度计。当流体的压力随外部压力或温度的变化而改变时，加速度无法被精确测量。从而，包装方法受到限制并且需要对外部温度单独进行测量。
技术实现思路
为了解决上述问题和/或其它问题，本专利技术提供了一种用于测量加速度和倾角的装置，其具有不包含移动体的简单结构并利用如下现象：由流体的热对流冷却的散热体的冷却程度随加速度的方向和大小而改变，从而简化了制造工-->序、降低了制造成本并且提高了耐用性。本专利技术提供了一种用于测量加速度和倾角的方法，其展现出比传统对流型加速度计改善了的灵敏度和响应速度，并且能够通过补偿流体压力变化对加速度的影响更加准确地测量加速度。根据本专利技术的一个方面，利用流体热对流的一种用于测量加速度和倾角的装置包括：容纳流体的容器；散热体，包括布置在容器内的第一加热元件和第二加热元件以及第一和第二加热元件的端部电连接形成的交叉点，当通过第一和第二加热元件的另一端部施加电流时散发热量；以及热电偶，包括接触散热体交叉点的热电偶连接点，并且与散热体关于散热体的交叉点点对称，其中测量热电偶两个端部之间的电压来计算散热体交叉点的温度，其中利用散热体交叉点的温度测量沿着经过包括散热体的假想平面上的散热体交叉点的假想线方向作用的加速度，以及表示假想线相对于地球引力方向倾斜程度的倾角。根据本专利技术的一个方面，利用流体热对流的一种用于测量加速度和倾角的装置包括容纳流体的容器；布置在容器内的散热体，具有矩形形状从而具有电连接的第一交叉点、第二交叉点、第三交叉点和第四交叉点，并且关于彼此相对的第一和第二交叉点中间的假想中心点点对称，并且当施加电流时散发热量；第一热电偶，包括接触散热体第一交叉点的热电偶连接点，其中测量第一热电偶两个端部之间的电压来计算散热体第一交叉点的温度；以及第二热电偶，包括接触散热体第二交叉点的热电偶连接点，并且与第一热电偶关于该假想中心点点对称，其中测量第二热电偶两个端部之间的电压来计算散热体第二交叉点的温度，其中利用散热体第一和第二交叉点之间温度的差值测量沿着经过第一和第二交叉点的假想线方向作用的加速度以及表示该假想线相对于地球引力方向倾斜程度的倾角。电流通过第三和第四交叉点施加到散热体。该装置可以进一步包括：第三热电偶，包括接触散热体第三交叉点的热电偶连接点，其中测量第三热电偶两个端部之间的电压来计算散热体第三交叉点的温度；以及第四热电偶，包括接触散热体第四交叉点的热电偶连接点，并且与第三热电偶关于该假想中心点点对称，其中测量第四热电偶两个端部之间的电压来计算散热体第四交叉点的温度，其中利用散热体第三和第四交叉点之间-->温度的差值测量沿着经过第三和第四交叉点的假想线方向作用的加速度以及表示经过第三和第四交叉点的该假想线相对于地球引力方向倾斜程度的倾角。在这种情形下，为了向散热体提供电流，四个电极电连接到散热体并且关于假想中心点点对称。根据本专利技术的另一个方面，一种利用流体热对流测量加速度和倾角的方法，使用上面的装置，该装置包括：施加电流到散热体使散热体散发热量以促进流体的热对流，测量第一热电偶两个端部之间的电压以利用测得的电压计算散热体第一交叉点的温度，并且测量第二热电偶两个端部之间的电压以利用测得的电压计算散热体第二交叉点的温度，以及利用上面获得的温度之间的差值计算沿着经过第一和第二交叉点的假想线方向作用的加速度以及表示该假想线相对于地球引力倾斜程度的倾角。该方法进一步包括对散热体第一和第二交叉点的温度计算中计算得到温度进行求和，并且利用该温度的和计算容器中流体的压力，以及利用从容器中流体压力的计算中获得的流体压力对从加速度和倾角计算中获得的加速度和倾角进行校正。附图说明图1为根据本专利技术一个实施方式的用于测量加速度和倾角的装置沿z轴方向的截面图；图2为图1中装置沿y轴方向的截面图；图3为图1中装置当加速度施加于y轴方向时的截面图，其中加速度和重力加速度的和由向量来表示；图4为示意图，显示了当在图1中装置的容器内+y方向施加具有和重力加速度“g”大小相等的加速度时，在x-y平面上产生的热对流的方向和模式；图5为示意图，显示了当在图1中装置的容器内-y方向施加具有和重力加速度“g”大小相等的加速度时，在x-y平面上产生的热对流的方向和模式；图6为用来解释图1中装置的y倾角的截面图；图7显示了图1中装置的散热体交叉点的温度特性曲线，其分别由y轴方向的加速度和相对于地球引力方向的倾角而定；图8为根据本专利技术另一个实施方式的用于测量加速度和倾角的装置沿z轴-->方向的截面图；图9为曲线图，显示了当图8装置中的容器内流体压力变化时在散热体交叉点测量的温度特性曲线；以及图10为根据本专利技术再一个实施方式的用于测量加速度和倾角的装置沿z轴方向的截面图。最佳实施方式在下文中，将参照附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。图1为根据本专利技术一个实施方式的用于测量加速度和倾角的装置沿z轴方向的截面图。图2为图1中装置沿y轴方向的截面图。图3为图1中装置当加速度施加于y轴方向时的截面图，其中加速度和重力加速度的和由向量来表示。图4为示意图，显示了当在图1中装置的容器内+y方向施加具有和重力加速度“g”大小相等的加速度时，在x-y平面上产生的热对流的方向和模式。图5为示意图，显示了当在图1中装置的容器内-y方向施加具有和重力加速度“g”大小相等的加速度时，在x-y平面上产生的热对流的方向和模式。图6为用来解释图1中装置的y倾角的截面图。参考图1到3和图6，根据本专利技术一个实施方式的利用流体的热对流来测量加速度和倾角的装置100，包括容器10、散热体20和热电偶30。容器10容纳流体1。流体1可以是气体或者液体。散热体20布置在容器10内，且包括第一加热元件21、第二加热元件22和交叉点23。第一和第二加热元件21和22由金属材料例如镍或者铬形成。在本实施方式中，第一和第二加热元件21和22具有相同的长度和电阻。通过电连接第一和第二加热元件21和22的端部形成交叉点23。第一和第二加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用流体热对流测量加速度和倾角的装置，该装置包括：容器，容纳流体；散热体，包括布置在容器中的第一加热元件和第二加热元件，以及所述第一和第二加热元件的端部电连接形成的交叉点，当通过第一和第二加热元件的另一端部施加电流时散发 热量；以及热电偶，包括接触所述散热体交叉点的热电偶连接点，并且与所述散热体关于所述散热体的交叉点点对称，其中测量所述热电偶两个端部之间的电压来计算所述散热体交叉点的温度，其中利用所述散热体交叉点的温度，测量沿着经过包括所述散 热体的假想平面上的所述散热体交叉点的假想线方向作用的加速度，以及表示所述假想线相对于地球引力方向倾斜程度的倾角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2004-8-6 10-2004-0061995;KR 2005-6-10 10-2005-01.一种利用流体热对流测量加速度和倾角的装置，该装置包括：容器，容纳流体；散热体，包括布置在容器中的第一加热元件和第二加热元件，以及所述第一和第二加热元件的端部电连接形成的交叉点，当通过第一和第二加热元件的另一端部施加电流时散发热量；以及热电偶，包括接触所述散热体交叉点的热电偶连接点，并且与所述散热体关于所述散热体的交叉点点对称，其中测量所述热电偶两个端部之间的电压来计算所述散热体交叉点的温度，其中利用所述散热体交叉点的温度，测量沿着经过包括所述散热体的假想平面上的所述散热体交叉点的假想线方向作用的加速度，以及表示所述假想线相对于地球引力方向倾斜程度的倾角。2.一种利用流体热对流测量加速度和倾角的装置，该装置包括：容器，容纳流体；散热体，布置在所述容器内，具有矩形形状从而具有电连接的第一交叉点、第二交叉点、第三交叉点和第四交叉点，并且关于位于彼此相对的所述第一和第二交叉点中间的假想中心点点对称，并且当施加电流时散发热量；第一热电偶，包括接触所述散热体第一交叉点的热电偶连接点，其中测量所述第一热电偶两个端部之间的电压来计算所述散热体第一交叉点的温度；以及第二热电偶，包括接触所述散热体第二交叉点的热电偶连接点，并且与所述第一热电偶关于假想中心点点对称，其中测量所述第二热电偶两个端部之间的电压来计算所述散热体第二交叉点的温度，其中利用所述散热体第一和第二交叉点之间温度的差值，测量沿着经过所述第一和第二交叉点的假想线方向作用的加速度，以及表示所述假想线相对于地球引力方向倾斜程度的倾角。3.如权利要求2所述的装置，其中电流通过所述第三和第四交叉点施加到所述散热体。4.如权利要求2所述的装置，进一步包括：第三热电偶，包括接触所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：文一权，郑大和，郑纶熙，
申请(专利权)人：株式会社韩国森希斯，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]