本发明专利技术公开了一种基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感器，包括基座、特性一致的三块分别安装两个微型单轴加速度敏感元件/传感器的传感器电路板、数据采集与处理电路板和与基座相连的盖板，所述安装两个微型单轴加速度敏感元件/传感器的传感器电路板上安装两个微型单轴加速度敏感元件/传感器，保证每块电路板上的两个微型单轴加速度敏感元件/传感器关于传感器电路板的中心轴线对称且敏感轴线相互垂直；所述基座为在一块实体上加工出的三个相互垂直的表面作为传感器电路板的安装基面。由于采用了微型单轴加速度传感器作为敏感器件，同时有机集成了数据处理电路板，本发明专利技术具有结构紧凑、体积小、集成度高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感器，通 过安装在基座表面上的六个微型单轴加速度敏感元件/传感器结合数据采集与处理电路 实现基座运动的六维加速度的传感，属于惯性技术和传感器
本专利技术名称“基于微 型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感器”前面的定语中的敏感元件和传感器 为两个对等的概念。
技术介绍
机器人和空间机构的运动情况可以通过对其六维加速度(包括三维角加速度和 三维线加速度)的传感得到。由于传统的加速度传感器只能实现三维线加速度或单轴角加 速度的传感，能够同时实现三维角加速度和三维线加速度传感的六维加速度传感器的研究 便成了惯性技术和传感器
研究的一个热点问题。目前，利用获取单一惯性质量相对壳体的位移或弹性单元的应变实现六维加速度 的传感原理人们研究了多种基于电容式、压阻式和光电式原理的六维加速度传感器。如 Canavan 等人(IEEE Transactions on Magnetics，Vol. 27，No. 2，3253-3256，1992)设计 了一种通过获取悬浮在通有持续电流的一组超导线圈上的超导质量块的位移实现六维加 速度传感的六维力口速度传感器；Amarasinghe等人(Sensors and Actuators A physical, Vol. 134，No. 2, 310-320, 2007)提出了一种通过获取支撑惯性质量的悬臂梁的应变实现六 维加速度传感的六维加速度传感器；Chapsky等人(Sensors and Actuators A physical, Vol. 135,No. 2，558-569，2007)研究了一种采用6个光学位移传感器获取由M个弹簧支撑 的立方体惯性质量的位移实现六维加速度传感的六维加速度传感器。上述六维加速度传感 器均存在结构复杂和制作工艺要求高等缺点。此外，还可以通过将多个单轴加速度敏感单元按照特定的布局结构固定在一起实 现六维加速度传感。如专利技术人本人专利技术的专利技术专利《一种六轴加速度传感器的敏感元件的 布局方法》(专利号ZL 200610095028. 3)给出了一种基于六个单轴加速度敏感单元的六 维加速度传感器的敏感单元布局方法。专利技术人本人专利技术的专利技术专利《基于九加速度敏感单 元的六轴加速度传感器的布局方法》(专利号ZL 200810237023. 9)给出了一种基于九个 单轴加速度敏感单元的六维加速度传感器的敏感单元布局方法。上述两种方法均能够有效 获取六维加速度，具有结构简单、成本低和易于实现等优点，但由于其结构决定了利用该布 局方法加工的六维加速度传感器的敏感单元尺寸相对较大，难以利用现有的基于MEMS工 艺的微型单轴加速度敏感元件/传感器实现六维加速度传感器的微型化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构紧凑、体积小、集成度高的基于微型单轴加速度 敏感元件/传感器的六维加速度传感器。本专利技术的技术方案如下本专利技术中所述基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感器包括 基座、特性一致的三块分别安装两个微型单轴加速度敏感元件/传感器的传感器电路板、 数据采集与处理电路板和与基座相连的盖板。特性一致的三块传感器电路板上各安装有两 个微型单轴加速度敏感元件/传感器及其外围电路，并保证两个微型单轴加速度敏感元件 /传感器关于传感器电路板表面中线对称且敏感轴线相互垂直，各自敏感质心到垂足的距 离均为1(六维加速度传感器的尺度参数)；三块传感器电路板分别固定在基座的三个相互 垂直的表面上，通过定位孔或与安装平面垂直的面定位，保证在不同传感器电路板上且相 邻两微型单轴加速度敏感单元/传感器的敏感轴线相互垂直且共面，同时各自敏感质心到 垂足的距离均为1 ；基座通过在一块矩形实体上加工出的三个相互垂直的表面作为传感器 电路板的安装基面；基座可以是内陷式或外凸式基座，加工基座的实体可以是其它轴对称 形状；数据采集与处理电路板直接固定在壳体上，并通过线缆与三块传感器电路板相连。当 壳体与被测物体一起运动时，六个微型单轴加速度敏感元件/传感器将感受到的运动转换 为六通道电信号输出，数据采集与处理电路板对六个微型单轴加速度敏感元件/传感器的 输出进行放大、滤波，并转换为数字信号读入到数据处理芯片中进行解算，得到的六维加速 度通过DA输出模块转换成模拟信号输出或者通过USB/蓝牙/RS232等接口输出给外部数 字设备。本专利技术具有下述优点1.本专利技术在基座上加工出的三个相互垂直的表面作为传感器电路板的安装平面， 并使每个传感器电路板上的两个微型单轴加速度敏感元件/传感器关于传感器电路板表 面中线对称且敏感轴线相互垂直，各自敏感质心到垂足的距离均为1，同时在不同传感器电 路板上且相邻两微型单轴加速度敏感单元传感器的敏感轴线相互垂直且共面，且各自敏感 质心到垂足的距离均为1，这种结构的安装平面能方便安装传感器电路板，并实现微型单轴 加速度敏感元件/传感器的有机布置，使六维加速度传感器结构紧凑、体积小、集成度高。2、利用微型单轴加速度敏感元件/传感器作为敏感单元，具有易于实现、体积小 和集成度高的优点。3.基座结构简单，对制造的工艺要求和生产成本低。4.数据采集与处理电路利用数字信号处理芯片实现六维加速度的解算，快速、准 确、实时性好。5.测量结果通过USB/DA输出/蓝牙/RS232等方式输出至外部设备，易于使用、且 方便接口。附图说明图1为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感 器的三维装配示意图。图2(a)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器的基座的三维结构示意图。图2(b)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器的基座的主视图。5图2(c)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器的基座的A-A剖视图。图3(a)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器的传感器电路板装配图的主视图。图3(b)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器的传感器电路板装配图的侧视图。图4为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的数据采集与处理 电路板的电路原理框图。图5为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感 器采用外置数据采集与处理电路板的实施例的三维装配示意图。图6为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感 器采用外凸式基座的实施例的三维装配示意图。图7(a)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器采用外凸式基座的实施例中外凸式基座的三维结构示意图。图7(b)为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度 传感器采用外凸式基座的实施例中外凸式基座的主视图。图8为本专利技术中涉及的基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感 器采用外凸式基座和外置数据采集与处理电路板的实施例的三维装配示意图。具体实施例方式以下结合实施例和附图具体说明本专利技术的结构如图1所示，基于微型单轴加速度敏感元件/传感器的六维加速度传感器由盖板 1、数据采集与处理电路板本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于微型单轴加速度敏感元件／传感器的六维加速度传感器，包括基座（４）、特性一致的三块分别安装两个微型单轴加速度敏感元件／传感器（９）的传感器电路板（３）、数据采集与处理电路板（２）和盖板（１），其特征在于：基座（４）上有三个相互垂直的表面作为三块传感器电路板（３）的安装平面；每块传感器电路板（３）上表面安装两个微型单轴加速度敏感元件／传感器（９），并保证两个微型单轴加速度敏感元件／传感器（９）关于传感器电路板（３）表面中线对称且敏感轴线相互垂直，各自敏感质心到垂足的距离均为ｌ，ｌ为六维加速度传感器的尺度参数；各传感器电路板（３）固定在所述安装平面上并与所述安装平面定位，保证在不同传感器电路板上且相邻两微型单轴加速度敏感单元／传感器的敏感轴线相互垂直且共面，同时各自敏感质心到垂足的距离均为ｌ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王代华，袁刚，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85
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