高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器制造技术

本发明专利技术高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器，包括壳体，所述壳体内固定有密闭的测试腔体，测试腔体内设置有多组成对设置的热敏电阻，所述热敏电阻和所述热源与信号处理电路相连接，所述信号处理电路将接收的电压信号转变成水平姿态电信号，所述热敏电阻通以恒定电流构成热源。该水平姿态传感器打破了常规的热源设置方式，热敏电阻通以恒定电流后在测试腔体内能形成稳定的温度场，代替原有热源。解决了热敏电阻不能在同一等温线上的问题，提高了水平姿态传感器测量的精度和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水平姿态传感器，特别是高灵敏度的气流式全方位水平姿态传感器。
技术介绍
常用的水平姿态传感器有固体摆式、液体摆式和气体摆式三大类。固体摆式结构利用摆的特点进行倾角测量，其内部有活动部件，寿命不长；液体摆式结构利用液面的水平特性检测角度，其响应时间、线性度及温度特性差；气体摆式结构利用热气流竖直向上的特性进行倾角测量，其分辨率高，响应时间短。目前，使用较广的气流式水平姿态传感器，利用惠斯登电桥在单轴线或十字轴线方向定向测量。为十字轴线方向测量的气流式水平姿态传感器，包括外壳，外壳内固定有密闭的测试腔体,如图1和图2所示，测试腔体I由固定板2和内壳3围成，通过微机械加工将热源6和四个热敏单元4a、4b、4c、4d (单轴线方向的气流式水平姿态传感器为两个热敏电阻)设置在硅底板5上，两个相对设置的热敏单元4a和4c、4b和4d构成惠斯登电桥上两个臂，惠斯登电桥的另外两个臂由两个阻值相同的精密线性电阻构成，四个热敏电阻4a、4b、4c、4d按四方形排布，并将热源6围在四方形的中心，热敏单元4a、4b、4c、4d与信号处理电路(图中未示出)相连接，信号处理电路将电压信号转变成水平姿态电信号。在进行测量时，需要开启热源提供热气流，为了保证测量精度和灵敏度，需要将热敏电阻置于同一等温线上，才能保证测量精度，但是这种加热方式会在测试腔体内形成不同的温度阶梯，影响测量的准确性和精度；测量的方向有局限，无法做到全方位无死角；并且采用微机械加工工艺繁琐和复杂，微机械工艺过程中产生的残渣也会影响材料的属性，进而影响到传感器的性能指标。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器，该水平姿态传感器打破了常规的热源设置方式，热敏电阻通以恒定电流后在测试腔体内能形成稳定的温度场，代替原有热源。解决了热敏电阻不能在同一等温线上的问题，提高了水平姿态传感器测量的精度和准确性。为了实现上述目的，本专利技术高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器，包括壳体，所述壳体内固定有密闭的测试腔体，测试腔体内设置有多组成对设置的热敏电阻，所述热敏电阻和所述热源与信号处理电路相连接，所述信号处理电路将接收的电压信号转变成水平姿态电信号，所述热敏电阻通以恒定电流构成热源。进一步，所述热敏电阻按正八边形排布，每组成对设置的热敏电阻设置成正八边形中相对的两条边。进一步，所述测试腔体由固定板和内壳围成，所述热敏电阻通过绝缘立柱固定在所述固定板上，所述固定板上设置有绝缘子，连接所述热敏电阻和所述信号处理电路的连线由所述绝缘子引出测试腔体。本专利技术高灵敏度气流式水平姿态传感器的优点是(1)改变了固有的热源设置方式，提高了水平姿态传感器的测量精度和准确性；(2)通过将热敏电阻按正八边形排布，使测量不受方位角的限制，实现全方位测量；(3)将热敏电阻通过绝缘立柱固定，避免了微机械加工的繁琐和高成本，能够投入批量生产。附图说明图1为现有技术水平姿态传感器中测试腔体的剖面示意 图2为图1去除内壳3的俯视 图3为本专利技术高灵敏度气流式水平姿态传感器的剖面示意 图4为图3中测试腔体11的剖面示意 图5为图4去除内壳3的俯视 图6为本专利技术中惠斯登电桥检测的示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图3、图4和图5所示，为本专利技术的一种具体结构形式，本专利技术高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器，包括壳体，壳体由底座13和扣装在底座13上的外壳7构成，底座13上设置有垫片9，垫片9上固定有信号处理电路10和密闭的测试腔体11，测试腔体11引出的连线与信号处理电路10相连接，信号处理电路10将接收的电压信号转变成水平姿态电信号，由信号处理电路10引出的连线通过绝缘子12引出该传感器与外部设备相连接，其中的外部设备和连线未在图中示出。如图4所示，测试腔体11由固定板2和内壳3围成，热敏电阻8通以恒定电流后在测试腔体11内能形成稳定的温度场，代替原有热源。通过选取发热功率相同的热敏电阻8使其处于同一等温线，热敏电阻8通过绝缘立柱15固定在固定板2上，热敏电阻8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8h按正八边形排布，见图5，每组成对设置的热敏电阻8a和8e、8b和8f、8c和8g以及8d和8h设置成正八边形中相对的两条边，构成信号处理电路10中的四个惠斯登电桥中的两个臂，惠斯登电桥的另外两个臂由两个阻值相同的精密线性电阻构成，见图6，固定板2上设置有引线孔17和绝缘子16，连接敏感电阻8和信号处理电路10的连线由绝缘子16引出测试腔体11。信号处理电路10中包括单片机，单片机内装有全方位信号合成及灵敏度补偿模块、温度和线性度补偿模块，主要完成全方位水平姿态(倾角)合成处理、灵敏度补偿、温度补偿和线性补偿等信号处理，经单片机处理后，信号处理电路10输出全方位水平姿态信号。当传感器处于水平状态时，热敏电阻所产生的热气流均竖直向上，用于检测的热敏电阻分别处在同一等温线上，阻值相等，电桥平衡，电桥输出输出V为零。当密闭腔体绕任意方位(方位角α =0° 360° )的水平轴旋转(即腔体倾斜)时，热敏电阻所在的平面位置将发生变化，此时至少有一对热敏电阻的电阻值将发生改变，故电桥将输出与腔体倾斜角度相关的电压信号。 上述示例只是用于说明本专利技术，本专利技术的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本专利技术思想的各种具体实施方式都在本发 明的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器，包括壳体，所述壳体内固定有密闭的测试腔体，其特征在于：所述测试腔体内设置有多组成对设置的热敏电阻，所述热敏电阻和所述热源与信号处理电路相连接，所述信号处理电路将接收的电压信号转变成水平姿态电信号，所述热敏电阻通以恒定电流构成热源。

【技术特征摘要】
1.高灵敏度气流式全方位水平姿态传感器，包括壳体，所述壳体内固定有密闭的测试腔体，其特征在于所述测试腔体内设置有多组成对设置的热敏电阻，所述热敏电阻和所述热源与信号处理电路相连接，所述信号处理电路将接收的电压信号转变成水平姿态电信号，所述热敏电阻通以恒定电流构成热源。2.如权利要求1所述的高灵敏气流式全方位水平姿态传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴林华，梅传志，张保丽，陈敬波，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：