一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，包括內(nèi)球核、外球殼和連接桿，所述連接桿的一端與內(nèi)球核連接，另一端伸出外球殼與被測(cè)對(duì)象連接；所述內(nèi)球核表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝點(diǎn)，所述外球殼的內(nèi)表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間由彈簧連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間距有最短的距離；所述外球殼上設(shè)置有三個(gè)激光器，所述內(nèi)球核上設(shè)置有與激光器對(duì)應(yīng)的PSD傳感器；所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號(hào)線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化成扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)量的控制器連接。本發(fā)明在靜平衡位置附近具有扭轉(zhuǎn)準(zhǔn)零剛度特性，用此特性方便直接的測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的絕對(duì)角位移、角速度。
【專利說明】
一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，具體應(yīng)用于對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)角位移、角速度的測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在系統(tǒng)識(shí)別、系統(tǒng)控制、濾波器設(shè)計(jì)等方面，通常需要獲得系統(tǒng)的狀態(tài)量(位移、速度、加速度等)。目前，一般用陀螺儀或角加速度計(jì)來測(cè)量角速度和角加速度，對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的絕對(duì)角位移測(cè)量的傳感器還很少見。如果通過對(duì)角速度或角加速度積分振動(dòng)角位移，有時(shí)間遲滯和積分誤差帶來的誤差會(huì)嚴(yán)重惡化測(cè)量結(jié)果;若使用某些算法和濾波器來估計(jì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)絕對(duì)角位移，因?yàn)橄到y(tǒng)有未知的時(shí)間遲滯，會(huì)使這些特定的算法和濾波器很難應(yīng)用在實(shí)際中；或通過雷達(dá)或激光技術(shù)來測(cè)量振動(dòng)角位移，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂、安裝困難，使其很難得到普遍應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明公開了一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，該傳感器可適用于很寬頻段上微幅扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的絕對(duì)角位移、角速度的測(cè)量，與此同時(shí)，該結(jié)構(gòu)具有反應(yīng)靈敏、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾(平動(dòng)振動(dòng)、平動(dòng)力，偏心安裝)、使用可靠等特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，包括內(nèi)球核、外球殼和連接桿，所述內(nèi)球核和外球殼同心設(shè)置;所述連接桿的一端與內(nèi)球核連接，另一端伸出外球殼與被測(cè)對(duì)象連接;所述內(nèi)球核表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝點(diǎn)，所述外球殼的內(nèi)表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間由彈簧連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間距有最短的距離;所述外球殼上的內(nèi)表面上設(shè)置有三個(gè)激光器，所述內(nèi)球核上的外表面上設(shè)置有與三個(gè)激光器對(duì)應(yīng)的PSD傳感器;所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號(hào)線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化成扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)量的控制器連接。
[0005]進(jìn)一步，還包括安裝支座，安裝支座與連接桿垂直連接，安裝支座的下端與法蘭盤連接，法蘭盤與被測(cè)對(duì)象垂直連接。
[0006]進(jìn)一步，所述三個(gè)激光器被設(shè)置于外球殼的赤道圓周上。
[0007]進(jìn)一步，其中兩個(gè)相鄰的激光器所對(duì)應(yīng)的圓心角為90°。
[0008]進(jìn)一步，外球殼內(nèi)表面上的其中四個(gè)彈簧安裝端處于同一平面上。
[0009 ]進(jìn)一步，外球殼內(nèi)表面上的其他兩個(gè)彈簧安裝端關(guān)于平面對(duì)稱。
[0010]進(jìn)一步，由其中四個(gè)彈簧安裝端與外球殼圍成的圓具有最大的半徑;其他兩個(gè)彈簧安裝端與內(nèi)球核的球心在同一直線上。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述直線垂直于圓。
[0012]進(jìn)一步，所述連接桿與平面垂直。
[0013]進(jìn)一步，所述連接桿垂直于平面且連接桿所在的直線通過內(nèi)球核的球心。
[0014]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具以下有益技術(shù)效果:
[0015]本發(fā)明的一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，通過法蘭盤安裝在被測(cè)對(duì)象上，安裝方便、使用可靠;該傳感器的結(jié)構(gòu)在靜平衡位置附近具有扭轉(zhuǎn)準(zhǔn)零剛度特性，可以用此特性方便直接的測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的絕對(duì)角位移、角速度;整個(gè)傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾(平動(dòng)振動(dòng)、平動(dòng)力，偏心安裝)能力強(qiáng)，可以適用于較寬頻段上微幅扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移、角速度測(cè)量。
【附圖說明】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0017]圖1是本發(fā)明一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器中激光器與PSD傳感器的安裝位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]如圖1、2所示，一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，包括內(nèi)球核1、外球殼4和連接桿2，所述內(nèi)球核和外球殼同心設(shè)置;所述連接桿的一端與內(nèi)球核連接，另一端伸出外球殼與被測(cè)對(duì)象連接;所述內(nèi)球核表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝點(diǎn)，所述外球殼的內(nèi)表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間由彈簧3連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間距有最短的距離;所述外球殼上的內(nèi)表面上設(shè)置有三個(gè)激光器7、8、9，所述內(nèi)球核上的外表面上設(shè)置有與激光器對(duì)應(yīng)的PSD傳感器12、13、14;所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號(hào)線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化成扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)量的控制器連接。
[0021 ]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，還包括安裝支座10，安裝支座與連接桿垂直連接，安裝支座的下端與法蘭盤連接，法蘭盤與被測(cè)對(duì)象垂直連接。在本實(shí)施例中還設(shè)置有孔洞5、6，連接桿穿過其中一個(gè)孔洞與法蘭盤連接，激光器的電源線束和PSD傳感器的信號(hào)線束穿過一另個(gè)孔洞。
[0022]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，所述三個(gè)激光器被設(shè)置于外球殼的赤道圓周上，三個(gè)激光器與外球殼圍成的圓具有最大的半徑。
[0023]更優(yōu)的，其中兩個(gè)相鄰的激光器所對(duì)應(yīng)的圓心角為90°。
[0024]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，外球殼內(nèi)表面上的其中四個(gè)彈簧安裝端處于同一平面上。
[0025]更優(yōu)的，外球殼內(nèi)表面上的其他兩個(gè)彈簧安裝端關(guān)于平面對(duì)稱。
[0026]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，由其中四個(gè)彈簧安裝端與外球殼圍成的平面為圓，該圓具有最大的半徑;其他兩個(gè)彈簧安裝端與內(nèi)球核的球心在同一直線上。
[0027]更優(yōu)的，所述直線垂直于圓。
[0028]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，所述連接桿與平面垂直。
[0029]更優(yōu)的，所述連接桿垂直于平面且連接桿所在的直線通過內(nèi)球核的球心。
[0030]更進(jìn)一步的是:所述的有內(nèi)球核、外球殼、彈簧組成的系統(tǒng)在靜平衡位置附近具有扭轉(zhuǎn)準(zhǔn)零剛度特性。通過連接桿傳遞到內(nèi)球核上的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不會(huì)傳遞到外球殼上，外球殼一直保持相對(duì)靜止，內(nèi)球核與外球殼的相對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可以近似代表被測(cè)對(duì)象的絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，其特征在于:包括內(nèi)球核、外球殼和連接桿，所述內(nèi)球核和外球殼同心設(shè)置;所述連接桿的一端與內(nèi)球核連接，另一端伸出外球殼與被測(cè)對(duì)象連接;所述內(nèi)球核表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝點(diǎn)，所述外球殼的內(nèi)表面上設(shè)置有六個(gè)互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間由彈簧連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點(diǎn)與彈簧安裝端之間距有最短的距離;所述外球殼上的內(nèi)表面上設(shè)置有三個(gè)激光器，所述內(nèi)球核上的外表面上設(shè)置有與三個(gè)激光器對(duì)應(yīng)的PSD傳感器;所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號(hào)線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化成扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)量的控制器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，其特征在于:還包括安裝支座，安裝支座與連接桿垂直連接，安裝支座的下端與法蘭盤連接，法蘭盤與被測(cè)對(duì)象垂直連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，其特征在于:所述三個(gè)激光器被設(shè)置于外球殼的赤道圓周上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器，其特征在于:其中兩個(gè)相鄰的激光器所對(duì)應(yīng)的圓心角為90°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:外球殼內(nèi)表面上的其中四個(gè)彈簧安裝端處于同一平面上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:外球殼內(nèi)表面上的其他兩個(gè)彈簧安裝端關(guān)于平面對(duì)稱。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:由其中四個(gè)彈簧安裝端與外球殼圍成的圓具有最大的半徑;其他兩個(gè)彈簧安裝端與內(nèi)球核的球心在同一直線上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述直線垂直于圓。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接桿與平面垂直。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型三軸絕對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接桿垂直于平面且連接桿所在的直線通過內(nèi)球核的球心。
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK105973453SQ201610588878
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月25日
【發(fā)明人】黃偉, 鄧兆祥, 妥吉英, 何劍鋒, 楊攀, 譚濤
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)