一种转动物理量测量传感器制造技术

本发明专利技术属于传感器技术领域，公开了一种转动物理量测量传感器，包括信号分析模块以及相对设置的转子和定子；定子上周向布置若干定子悬臂梁；转子上周向布置若干转子悬臂梁，转子悬臂梁远离转子的一端设置第一磁性部件；定子悬臂梁远离定子的一端上依次设置第一绝缘材料、压电材料单元、第二绝缘材料以及第二磁性部件；压电材料单元与信号分析模块连接；信号分析模块用于根据各压电材料单元输出的压电信号，得到转子的转动物理量；第一磁性部件和第二磁性部件相互排斥或相互吸引。本发明专利技术具有结构简单、加工制作容易、抗干扰能力强、体积小、成本低以及精度高等优点，在国防工业、航空航天、机械装备等多种领域均有着重要的应用潜力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种转动物理量测量传感器


[0001]本专利技术属于传感器
，涉及一种转动物理量测量传感器。

技术介绍

[0002]转速、角位移、角速度和角加速度等信息是机械运动中常见的待测转动物理量。对机械旋转部件的转速、角位移、角速度和角加速度进行测量，在控制、监测及导航等领域有着巨大的需求和应用潜力。目前，常用的转动物理量测量传感器，如转速、角位移、角速度和角加速度测量传感器，均对加工、制造及装配工艺等提出了很高要求。
[0003]例如，电机的相关转动测量中，常用到高分辨率的编码器，而高分辨率的编码器对光刻工艺、信号处理电路和光敏元件等均提出了很高的要求。旋转变压器是另一种用于测量转动设备的角位移及角速度等物理量的常用传感器，但高精度的旋转变压器对绕组要求较高，需要较高的制造、加工及装配工艺水平。电磁式角速度传感器在角转速的测量中应用广泛，其利用电磁感应原理，将输入的运动速度转换成线圈中的感应电势输出，得到被测机械的角速度值结果。因为磁通量的变化与转速有关，如果转速很慢，相应磁通量的变化也很慢，感应电压就会很小，在较低转速时无法检测到信号。同时，由于电磁式角速度传感器通过感知线圈内的磁通量变化进行角速度检测，所以抗电磁干扰能力差。
[0004]综上，目前的转动物理量测量传感器，结构复杂，加工制作难度较高，成本高，同时抗干扰能力差，进而导致测量精度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，现有转动物理量测量传感器，结构复杂，加工制作难度较高，成本高，同时抗干扰能力差，进而导致测量精度较低的缺点，提供一种新型高效的转动物理量测量传感器。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术第一方面，提供一种转动物理量测量传感器，包括信号分析模块以及相对设置的转子和定子；定子上周向布置若干定子悬臂梁；转子上周向布置若干与定子悬臂梁相对设置的转子悬臂梁，转子悬臂梁远离转子的一端设置第一磁性部件；定子悬臂梁远离定子的一端上依次设置第一绝缘材料、压电材料单元、第二绝缘材料以及第二磁性部件；压电材料单元上设置导线，各导线均与信号分析模块连接；信号分析模块用于根据各压电材料单元输出的压电信号，得到转子的转动物理量；第一磁性部件和第二磁性部件相互排斥或相互吸引。
[0008]可选的，所述转动物理量包括下述中的一个或几个：转速、角位移、角速度和角加速度。
[0009]可选的，所述转子和定子均为圆环结构。
[0010]可选的，所述第一磁性部件为铁磁性金属块、永磁铁或电磁铁；所述第二磁性部件为铁磁性金属块、永磁铁或电磁铁。
[0011]可选的，所述压电材料单元包括压电材料和压电材料表面包覆的金属电极，金属电极通过导线与信号分析模块连接。
[0012]可选的，所述定子悬臂梁上开设第一导线孔，所述定子上开设若干第二导线孔，导线依次穿过第一导线孔和第二导线孔将压电材料与信号分析模块连接。
[0013]可选的，所述转动物理量测量传感器还包括辅助电路；各导线均通过辅助电路与信号分析模块连接；其中，辅助电路为放大电路、降噪电路或相互连接的放大电路和降噪电路。
[0014]可选的，所述转动物理量测量传感器还包括显示装置；显示装置与信号分析模块相连，用于接收信号分析模块发送的转子的转动物理量，并进行可视化显示。
[0015]本专利技术第二方面，提供一种转动物理量测量传感器，包括信号分析模块、定子以及若干转子悬臂梁；转子悬臂梁一端上设置若干第一磁性部件，另一端用于连接待测物体周向表面；定子内壁上周向布置若干定子悬臂梁，且定子悬臂梁沿定子的径向布置，朝向定子的圆心；定子悬臂梁远离定子的一端上依次设置第一绝缘材料、压电材料单元、第二绝缘材料以及第二磁性部件；压电材料单元上设置导线，各导线均与信号分析模块连接；信号分析模块用于根据各压电材料单元输出的压电信号，得到转子的转动物理量；第一磁性部件和第二磁性部件相互排斥或相互吸引；使用状态时，转子悬臂梁和定子悬臂梁相对布置。
[0016]可选的，所述若干转子悬臂梁和若干第一磁性部件均为待测物体自身的结构部件。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术转动物理量测量传感器，通过相对设置的第一磁性部件和第二磁性部件之间的相互排斥或相互吸引作用，触发压电材料单元产生压电信号，进而通过信号分析模块用于根据各压电材料单元输出的压电信号，得到转子的转动物理量，创新性的采用压电材料单元作为转换原件，解决了电磁传感器抗电磁干扰能力差的问题，并且，由于压电材料出色的机械性能以及环境适应性能，使得该转动物理量测量传感器具有出色的抗潮湿和抗腐蚀能力。同时，对于电磁感应原理的传感器在低转速时无法检测到信号的问题，压电材料的高压电常数和良好的动态响应性能，使得该转动物理量测量传感器具有高灵敏度和很小的滞后，在低转速下也具有很高的信噪比。同时，本专利技术转动物理量测量传感器，结构简单、体积小，在制造、加工以及装配方面对于工艺水平要求不高，因此便于加工、制作和装配，制造和使用的成本低。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例的转动物理量测量传感器结构示意图。
[0020]图2为本专利技术实施例的线孔结构示意图。
[0021]图3为本专利技术实施例的转动物理量测量传感器压电信号部分连接框图。
[0022]图4为本专利技术实施例的转动物理量测量传感器测量状态示意图。
[0023]其中：1
‑
转子；2
‑
转子悬臂梁；3
‑
第二磁性部件；4
‑
定子悬臂梁；5
‑
定子；6
‑
压电材料单元；7
‑
第二绝缘材料单元；8
‑
第一磁性部件；9
‑
线孔；10
‑
辅助电路；11
‑
信号分析模块；12
‑
显示装置；13
‑
第一绝缘材料单元。
具体实施方式
[0024]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转动物理量测量传感器，其特征在于，包括信号分析模块(11)以及相对设置的转子(1)和定子(5)；定子(5)上周向布置若干定子悬臂梁(4)；转子(1)上周向布置若干与定子悬臂梁(4)相对设置的转子悬臂梁(2)，转子悬臂梁(2)远离转子(1)的一端设置第一磁性部件(8)；定子悬臂梁(4)远离定子(5)的一端上依次设置第一绝缘材料(13)、压电材料单元(6)、第二绝缘材料(7)以及第二磁性部件(3)；压电材料单元(6)上设置导线，各导线均与信号分析模块(11)连接；信号分析模块(11)用于根据各压电材料单元(6)输出的压电信号，得到转子(1)的转动物理量；第一磁性部件(8)和第二磁性部件(3)相互排斥或相互吸引。2.根据权利要求1所述的转动物理量测量传感器，其特征在于，所述转动物理量包括下述中的一个或几个：转速、角位移、角速度和角加速度。3.根据权利要求1所述的转动物理量测量传感器，其特征在于，所述转子(1)和定子(5)均为圆环结构。4.根据权利要求1所述的转动物理量测量传感器，其特征在于，所述第一磁性部件(8)为铁磁性金属块、永磁铁或电磁铁；所述第二磁性部件(3)为铁磁性金属块、永磁铁或电磁铁。5.根据权利要求1所述的转动物理量测量传感器，其特征在于，所述压电材料单元(6)包括压电材料和压电材料表面包覆的金属电极，金属电极通过导线与信号分析模块(11)连接。6.根据权利要求1所述的转动物理量测量传感器，其特征在于，所述定子悬臂梁(4)上开设第一导线孔，所述定子(5)上开设若干第二导线孔，导线依次穿过第一导线孔和第二导线孔将压电材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：范亮亮，甘崇山，赵亮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：