基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置及結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置及結(jié)構(gòu)，包括殼體以及設(shè)置于殼體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、敏感磁結(jié)構(gòu)體、連接結(jié)構(gòu)、磁屏蔽結(jié)構(gòu)以及傳感機(jī)構(gòu)，其中：驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與電磁線圈相互作用，從而帶動(dòng)敏感磁結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)傳感裝置有滿足科里奧利力產(chǎn)生條件的平動(dòng)速度時(shí)，敏感磁結(jié)構(gòu)體將產(chǎn)生偏擺；傳感機(jī)構(gòu)將該偏擺位移轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)。本實(shí)用新型創(chuàng)新性的將功能敏感材料以及科里奧利效應(yīng)用于平動(dòng)速度及加速度檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了一種新型的平動(dòng)檢測(cè)機(jī)理和方法，并能夠用于實(shí)現(xiàn)無檢測(cè)行程限制的往復(fù)平動(dòng)檢測(cè)手段。
【專利說明】
基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置及結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及檢測(cè)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于科里奧利力效應(yīng)的 平動(dòng)速度或加速度傳感裝置及其組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)牛頓力學(xué)的理論，以旋轉(zhuǎn)體系為參照系，質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)偏離原有方向的傾 向被歸結(jié)為一個(gè)外加力的作用，該力即為科里奧利力，并定義為：/^ = X?)，式中為 科里奧利力;m為質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量；？為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度；泣為旋轉(zhuǎn)體系角速度。
[0003] 現(xiàn)有的基于科里奧利力的檢測(cè)傳感器，例如公開號(hào)為103913158A，【公開日】為2014 年07月09日，實(shí)用新型名稱為《磁電式科里奧利力檢測(cè)傳感器》的中國專利申請(qǐng)，提供了一 種磁電式科里奧利力檢測(cè)傳感器，該科里奧利力檢測(cè)傳感器，將質(zhì)量塊設(shè)置于殼體內(nèi)部，基 于科里奧利力效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)平轉(zhuǎn)動(dòng)體低速或高速的寬頻轉(zhuǎn)速的檢測(cè)。
[0004] 但是這些專利申請(qǐng)?zhí)岢龅臋z測(cè)傳感器，均是針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)，沒有檢測(cè)平動(dòng)的，本實(shí) 用新型創(chuàng)新的將功能敏感材料以及科里奧利效應(yīng)用于平動(dòng)檢測(cè)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種基于科里奧利力效應(yīng)的 平動(dòng)速度或加速度傳感裝置及其組合結(jié)構(gòu)。
[0006] 根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置， 包括殼體以及設(shè)置于殼體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、敏感磁結(jié)構(gòu)體、連接結(jié)構(gòu)、磁屏蔽結(jié)構(gòu)以及傳感 機(jī)構(gòu)；
[0007] 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)通過連接結(jié)構(gòu)對(duì)敏感磁結(jié)構(gòu)體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；
[0008] 磁屏蔽結(jié)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與敏感磁結(jié)構(gòu)體之間進(jìn)行磁屏蔽；
[0009] 所述殼體作為平動(dòng)體系；
[0010] 所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的角速度為ω;
[0011] 通過連接結(jié)構(gòu)，敏感磁結(jié)構(gòu)體同步于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0012] 所述傳感機(jī)構(gòu)連接殼體。所述傳感機(jī)構(gòu)用于采集敏感磁結(jié)構(gòu)體在科氏力作用下發(fā) 生偏擺所引發(fā)的磁電轉(zhuǎn)化信號(hào)。。
[0013] 優(yōu)選地，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體采用如下任一種結(jié)構(gòu)：
[0014] -設(shè)置于剛性體內(nèi)部且與剛性體連為一體的磁結(jié)構(gòu)體；
[0015] -單體結(jié)構(gòu)的磁結(jié)構(gòu)體，采用永磁體或電磁體。
[0016] 優(yōu)選地，以所述殼體的速度ν或者加速度a，以及基于時(shí)間參量的運(yùn)動(dòng)位移作為要 檢測(cè)的量。
[0017] 優(yōu)選地，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體采用永磁體，永磁體的磁極方向根據(jù)檢測(cè)需求進(jìn)行配 置。
[0018] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或往復(fù)擺轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0019] 所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用如下任一種結(jié)構(gòu)：
[0020] -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用永磁體，通過電磁線圈組驅(qū)動(dòng)永磁體或電磁體；
[0021 ]-所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用電磁體，通過永磁體組驅(qū)動(dòng)電磁體或永磁體；
[0022] -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用電機(jī)以輸出轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0023] -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及相匹配的傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)齒條或者傳動(dòng)皮帶輪， 形成往復(fù)擺轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0024] 所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)所需的電源采用電池，實(shí)現(xiàn)長行程的無電纜平動(dòng)測(cè)量。
[0025] 優(yōu)選地，所述連接結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與敏感磁結(jié)構(gòu)體的運(yùn)動(dòng)傳遞部件，且連接結(jié)構(gòu) 要有一定的柔度，所述一定的柔度是指在科氏力作用下能產(chǎn)生偏擺彈性變形。
[0026] 優(yōu)選地，所述磁屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽驅(qū)動(dòng)部分的磁場，以提高檢測(cè)精度。
[0027] 優(yōu)選地，磁屏蔽結(jié)構(gòu)將殼體內(nèi)部空間分隔為第一容納腔和第二容納腔，所述驅(qū)動(dòng) 結(jié)構(gòu)位于第一容納腔內(nèi)，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體位于第二容納腔內(nèi)；
[0028] 敏感磁結(jié)構(gòu)體所處的第二容納腔的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有第三容納腔，所述傳感機(jī)構(gòu)設(shè)置于 所述第三容納腔內(nèi)；
[0029] 所述傳感機(jī)構(gòu)采用如下任一種結(jié)構(gòu)：
[0030] -傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的磁致應(yīng)變體和力電材料，所述力電材料位于磁致應(yīng)變 體的上端和/或下端；
[0031] -傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的方向異型永磁結(jié)構(gòu)體和力電材料，所述方向異型永磁 結(jié)構(gòu)體采用一個(gè)方向異型永磁單體或多個(gè)相互接觸的方向異型永磁單體;所述力電材料位 于方向異型永磁結(jié)構(gòu)體的上端和/或下端；
[0032]-傳感機(jī)構(gòu)包括磁致應(yīng)變體和力電材料，所述力電材料為薄膜或片體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置 于磁致應(yīng)變體的兩側(cè)面上，形成夾心結(jié)構(gòu)；
[0033]-傳感機(jī)構(gòu)包括磁致應(yīng)變體和力電材料；
[0034]所述磁致應(yīng)變體包括:磁致伸縮材料、磁粒子擺動(dòng)體、磁力移動(dòng)體或巨磁阻材料；
[0035 ]所述力電材料包括:壓電材料、壓阻材料、壓磁材料、碳納米管或石墨稀材料。
[0036]所述力電材料可以為由碳納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合彈性結(jié)構(gòu) 材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置于磁致應(yīng)變體的側(cè)面或端部，形成磁致應(yīng)變體 變形時(shí)致使碳納米管或石墨烯材料對(duì)應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)變；
[0037]-傳感機(jī)構(gòu)采用巨磁阻材料體；
[0038]根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種新型磁致應(yīng)變體和力電材料傳感器裝置，包括力電材 料部件和磁致應(yīng)變體；
[0039]所述力電材料部件采用的力電材料為由碳納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者 的組合彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置于磁致應(yīng)變體的側(cè)面或端部， 形成相對(duì)周邊磁場或電磁場變化下的磁致應(yīng)變體變形時(shí)致使碳納米管或石墨烯材料產(chǎn)生 應(yīng)變而實(shí)現(xiàn)的伸縮應(yīng)變、磁場強(qiáng)度、電流強(qiáng)度或者電壓強(qiáng)度的檢測(cè)傳感裝置或系統(tǒng)。
[0040]由于碳納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或 片體或塊體結(jié)構(gòu)具有極高的電阻應(yīng)變比，即微小應(yīng)變可產(chǎn)生極大的電阻變化，進(jìn)而使由碳 納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu) 體組成的電路具有極敏感的電參數(shù)(電壓或電流的變化），從而對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)極微小應(yīng)變的超精 密應(yīng)變傳感器件。因此，所述力電材料為由碳納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合 彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu)，可設(shè)置于磁致應(yīng)變體的外側(cè)面、或內(nèi)部、或端 部，形成相對(duì)磁致應(yīng)變體周邊磁場或電磁場變化下的導(dǎo)致磁致應(yīng)變體變形時(shí)對(duì)應(yīng)設(shè)置的碳 納米管或石墨烯類力電材料產(chǎn)生應(yīng)變，致使檢測(cè)出電信號(hào)變化?；诖?，而實(shí)現(xiàn)的伸縮應(yīng)變 或磁場強(qiáng)度或電流/電壓強(qiáng)度檢測(cè)傳感裝置或系統(tǒng)。
[0041] 根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置 的組合結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)上述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，多個(gè)所 述基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置呈陣列結(jié)構(gòu)組合連接。
[0042] 本實(shí)用新型還提供了一種基于科里奧利力效應(yīng)的傳感裝置的組合結(jié)構(gòu)，包括多個(gè) 上述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置呈陣列結(jié)構(gòu)組合連接以及基于 科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置同現(xiàn)有公開的專利轉(zhuǎn)動(dòng)傳感裝置(例如公開 號(hào)103913158A)的組合使用。
[0043]本實(shí)用新型的工作原理為:驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)敏感磁結(jié)構(gòu)體旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)擺轉(zhuǎn)動(dòng)，即 有相對(duì)于殼體的相對(duì)角速度ω ;當(dāng)殼體的平動(dòng)速度(加速度)正交于該轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，敏感磁結(jié)構(gòu) 體將受到科氏力的作用，進(jìn)而產(chǎn)生正交于平動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的偏擺運(yùn)動(dòng)，由磁致應(yīng)變和 力電材料體組合而成的傳感機(jī)構(gòu)將感應(yīng)該偏擺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào)。以此來實(shí)現(xiàn)基于科里奧利 力效應(yīng)實(shí)現(xiàn)平動(dòng)體(殼體）的速度(加速度）的檢測(cè)。由于€ = _-2/r細(xì)xv;)，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)（敏感磁結(jié) 構(gòu)體)的質(zhì)量m-定時(shí)，科里奧利力的值取決于平動(dòng)體系(殼體)的速度v和質(zhì)點(diǎn)的角速度S， 所以，當(dāng)？較小(平動(dòng)速度慢)或F較大(平動(dòng)速度快)時(shí)，通過對(duì)應(yīng)增加或減小質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度 i，即能夠取得卞和運(yùn)之間優(yōu)化對(duì)應(yīng)的頻譜關(guān)系，獲得穩(wěn)定的科里奧利力，使敏感磁結(jié)構(gòu)體 體相對(duì)傳感機(jī)構(gòu)空間位置發(fā)生變化，引起磁電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而對(duì)應(yīng)得到慢速或快速平動(dòng) 的檢測(cè)。
[0044] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型解決了結(jié)構(gòu)合理的技術(shù)問題，優(yōu)選的技術(shù)方案具有 如下有益效果：
[0045] 1、本實(shí)用新型基于科里奧利力效應(yīng)，提供了不同的驅(qū)動(dòng)模式，適用于不同信號(hào)特 征檢測(cè)需求；
[0046] 2、本實(shí)用新型使用的敏感功能材料，相較于傳統(tǒng)的傳感機(jī)構(gòu)(如電容)具有更高的 抗干擾能力，可以在惡劣的環(huán)境中使用；
[0047] 3、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種新型的平動(dòng)檢測(cè)機(jī)理和方法，并可以用于實(shí)現(xiàn)無檢測(cè)行 程限制的往復(fù)平動(dòng)檢測(cè)手段。
[0048] 4、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種新型的平動(dòng)檢測(cè)機(jī)理和方法，可以進(jìn)行剛性物體平動(dòng)檢 測(cè)亦可進(jìn)行流體平動(dòng)檢測(cè)。
【附圖說明】
[0049] 通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特 征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0050] 圖1為本實(shí)用新型的原理不意圖；
[00511圖2為實(shí)施實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖中：
[0053] 1為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，2為連接結(jié)構(gòu)，3為殼體，4為傳感機(jī)構(gòu)，5為敏感磁結(jié)構(gòu)體，6為磁結(jié)構(gòu) 體，7為電磁線圈，8為磁屏蔽結(jié)構(gòu)，9為力電材料，10為磁致應(yīng)變體；
[0054] v/a為待檢測(cè)的平動(dòng)速度/加速度，F(xiàn)。為科里奧利力，vc為敏感磁結(jié)構(gòu)體在科里奧 利力作用下的偏擺速度，U為敏感功能材料輸出的檢測(cè)電信號(hào)，ω為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)在電磁線圈作 用下的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。 這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0056] 本實(shí)施實(shí)例提供了一種基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，包括 殼體以及設(shè)置于殼體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、電磁線圈、敏感磁結(jié)構(gòu)體、連接結(jié)構(gòu)、磁屏蔽結(jié)構(gòu)和 傳感機(jī)構(gòu)，所述殼體作為平動(dòng)體系，其速度為V，即要檢測(cè)的量，在變化例中，檢測(cè)的量可以 是加速度a;所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同電磁線圈組相互作用從而產(chǎn)生相對(duì)殼體的旋轉(zhuǎn)或擺轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)， 其角速度為ω ;通過連接結(jié)構(gòu)，敏感磁結(jié)構(gòu)體同步于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng);所述傳感機(jī)構(gòu)用于采集 敏感磁結(jié)構(gòu)體在科氏力作用下發(fā)生偏擺所引發(fā)的磁電轉(zhuǎn)化信號(hào)。其中：
[0057]所述磁結(jié)構(gòu)體均采用永磁體體；
[0058] 進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下在電磁線圈組作用下往返擺動(dòng)。
[0059] 進(jìn)一步地，敏感磁結(jié)構(gòu)體采用永磁體時(shí)，其磁極方向可以根據(jù)檢測(cè)需求進(jìn)行配置：
[0060] -磁極方向同磁體偏擺方向相同；
[0061 ]-磁極方向同磁體偏擺方向垂直、同磁體旋轉(zhuǎn)方向相同；
[0062] -磁極方向同磁體偏擺方向垂直、同待檢測(cè)平動(dòng)方向相同；
[0063] 進(jìn)一步地，所述連接結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與敏感磁結(jié)構(gòu)體的運(yùn)動(dòng)傳遞部件，且連接結(jié) 構(gòu)要有一定的柔度，從而在科氏力作用下產(chǎn)生偏擺。
[0064] 進(jìn)一步地，所述磁屏蔽結(jié)構(gòu)可以屏蔽驅(qū)動(dòng)部分的磁場，以提高檢測(cè)精度。
[0065] 進(jìn)一步地，磁屏蔽結(jié)構(gòu)將殼體內(nèi)部空間分隔為第一容納腔和第二容納腔，所述驅(qū) 動(dòng)結(jié)構(gòu)位于第一容納腔內(nèi)，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體位于第二容納腔內(nèi)；敏感磁結(jié)構(gòu)體所處的第 二容納腔的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有第三容納腔，敏感磁結(jié)構(gòu)體處的殼體側(cè)壁內(nèi)設(shè)有容納腔，所述傳感 機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述第三容納腔內(nèi)；
[0066]所述傳感機(jī)構(gòu)采用如下結(jié)構(gòu)：
[0067]-傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的磁致應(yīng)變體(如磁致伸縮材料、磁粒子擺動(dòng)體、磁力移 動(dòng)體或巨磁阻材料)和力電材料(如壓電材料、壓阻材料、壓磁材料），所述力電材料位于磁 致應(yīng)變體的上端和/或下端。
[0068] 壓磁材料是指:磁通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生電信號(hào)的材料。
[0069] 進(jìn)一步地，敏感磁結(jié)構(gòu)體處殼體的兩側(cè)側(cè)壁內(nèi)均設(shè)有傳感機(jī)構(gòu)；當(dāng)其中一組傳感 機(jī)構(gòu)中的力電材料設(shè)置于磁致應(yīng)變體的下端時(shí)，另外一組傳感機(jī)構(gòu)中的力電材料可以設(shè)置 于磁致應(yīng)變體的下端，也可以設(shè)置于磁致應(yīng)變體的上端，當(dāng)另外一組傳感機(jī)構(gòu)中的力電材 料設(shè)置于磁致應(yīng)變體的上端時(shí)，使傳感機(jī)構(gòu)所受感應(yīng)信號(hào)更加均勻，能夠更有效的感應(yīng)磁 場變化。
[0070] 進(jìn)一步地，敏感磁結(jié)構(gòu)體的旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)偏擺本身就會(huì)使得傳感機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電信 號(hào)，但其頻率特征不同于檢測(cè)平動(dòng)所產(chǎn)生的電信號(hào)，通過頻率辨識(shí)可以提取出有效的檢測(cè) 信號(hào)。另一種方法是采用磁極方向同旋轉(zhuǎn)方向一致的永磁體作為敏感磁結(jié)構(gòu)體，這樣磁體 的旋轉(zhuǎn)并不會(huì)產(chǎn)生交變的電信號(hào)。
[0071] 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種新型磁致應(yīng)變體和力電材料傳感器裝置，包括 力電材料部件和磁致應(yīng)變體;所述力電材料部件采用的力電材料為由碳納米管、石墨烯材 料中的任一者或兩者的組合彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置于磁致應(yīng) 變體的側(cè)面或端部，形成相對(duì)周邊磁場或電磁場變化下的磁致應(yīng)變體變形時(shí)致使碳納米管 或石墨烯材料產(chǎn)生應(yīng)變而實(shí)現(xiàn)的伸縮應(yīng)變、磁場強(qiáng)度、電流強(qiáng)度或者電壓強(qiáng)度的檢測(cè)傳感 裝置或系統(tǒng)。
[0072] 由于碳納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或 片體或塊體結(jié)構(gòu)具有極高的電阻應(yīng)變比，即微小應(yīng)變可產(chǎn)生極大的電阻變化，進(jìn)而使由碳 納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu) 體組成的電路具有極敏感的電參數(shù)(電壓或電流的變化），從而對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)極微小應(yīng)變的超精 密應(yīng)變傳感器件。因此，所述力電材料為由碳納米管、石墨烯材料中的任一者或兩者的組合 彈性結(jié)構(gòu)材料組成的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu)，可設(shè)置于磁致應(yīng)變體的外側(cè)面、或內(nèi)部、或端 部，形成相對(duì)磁致應(yīng)變體周邊磁場或電磁場變化下的導(dǎo)致磁致應(yīng)變體變形時(shí)對(duì)應(yīng)設(shè)置的碳 納米管或石墨烯類力電材料產(chǎn)生應(yīng)變，致使檢測(cè)出電信號(hào)變化?；诖?，而實(shí)現(xiàn)的伸縮應(yīng)變 或磁場強(qiáng)度或電流/電壓強(qiáng)度檢測(cè)傳感裝置或系統(tǒng)。
[0073] 進(jìn)一步地，所述傳感機(jī)構(gòu)采集的磁電轉(zhuǎn)化信號(hào)，通過如下任一種方式傳輸：
[0074]-電纜接觸式；
[0075]-永磁非接觸式；
[0076]-無線射頻信號(hào)傳輸式。
[0077] 本實(shí)施提供的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置可以進(jìn)行陣列 組合，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度的檢測(cè)。
[0078] 以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實(shí)用新型并不局 限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改， 這并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特 征可以任意相互組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征在于，包括殼體以 及設(shè)置于殼體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、敏感磁結(jié)構(gòu)體、連接結(jié)構(gòu)、磁屏蔽結(jié)構(gòu)以及傳感機(jī)構(gòu)； 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)通過連接結(jié)構(gòu)對(duì)敏感磁結(jié)構(gòu)體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 磁屏蔽結(jié)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與敏感磁結(jié)構(gòu)體之間進(jìn)行磁屏蔽； 所述殼體作為平動(dòng)體系； 所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生相對(duì)殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 通過連接結(jié)構(gòu)，敏感磁結(jié)構(gòu)體同步于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述傳感機(jī)構(gòu)連接殼體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -設(shè)置于剛性體內(nèi)部且與剛性體連為一體的磁結(jié)構(gòu)體； -單體結(jié)構(gòu)的磁結(jié)構(gòu)體，采用永磁體或電磁體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體采用永磁體。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或往復(fù)擺轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用永磁體，通過電磁線圈組驅(qū)動(dòng)永磁體或電磁體； -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用電磁體，通過永磁體組驅(qū)動(dòng)電磁體或永磁體； -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用電機(jī)以輸出轉(zhuǎn)動(dòng)； -所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及相匹配的傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)齒條或者傳動(dòng)皮帶輪，形成 往復(fù)擺轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)所需的電源采用電池。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，所述連接結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與敏感磁結(jié)構(gòu)體的運(yùn)動(dòng)傳遞部件，且連接結(jié)構(gòu)要有一定的 柔度，所述一定的柔度是指在科氏力作用下能產(chǎn)生偏擺彈性變形。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，所述磁屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽驅(qū)動(dòng)部分的磁場。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，磁屏蔽結(jié)構(gòu)將殼體內(nèi)部空間分隔為第一容納腔和第二容納腔，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)位于第 一容納腔內(nèi)，所述敏感磁結(jié)構(gòu)體位于第二容納腔內(nèi)； 敏感磁結(jié)構(gòu)體所處的第二容納腔的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有第三容納腔，所述傳感機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述 第三容納腔內(nèi)； 所述傳感機(jī)構(gòu)采用如下任一種結(jié)構(gòu)： -傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的磁致應(yīng)變體和力電材料，所述力電材料位于磁致應(yīng)變體的 上端和/或下端； -傳感機(jī)構(gòu)包括相互接觸的方向異型永磁結(jié)構(gòu)體和力電材料，所述方向異型永磁結(jié)構(gòu) 體采用一個(gè)方向異型永磁單體或多個(gè)相互接觸的方向異型永磁單體;所述力電材料位于方 向異型永磁結(jié)構(gòu)體的上端和/或下端； -傳感機(jī)構(gòu)包括磁致應(yīng)變體和力電材料，所述力電材料為薄膜或片體結(jié)構(gòu)，并設(shè)置于磁 致應(yīng)變體的兩側(cè)面上，形成夾心結(jié)構(gòu)； -傳感機(jī)構(gòu)包括磁致應(yīng)變體和力電材料； 所述磁致應(yīng)變體包括:磁致伸縮材料、磁粒子擺動(dòng)體、磁力移動(dòng)體或巨磁阻材料； 所述力電材料包括:壓電材料、壓阻材料、壓磁材料、碳納米管或石墨稀材料。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，其特征 在于，所述力電材料為由碳納米管、石墨烯材料中的任一者的薄膜或片體或塊體結(jié)構(gòu)，并設(shè) 置于磁致應(yīng)變體的側(cè)面或端部，形成磁致應(yīng)變體變形時(shí)致使碳納米管或石墨烯材料對(duì)應(yīng)產(chǎn) 生應(yīng)變； -傳感機(jī)構(gòu)采用巨磁阻材料體。9. 一種基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 多個(gè)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置，多 個(gè)所述基于科里奧利力效應(yīng)的平動(dòng)速度或加速度傳感裝置呈陣列結(jié)構(gòu)組合連接。
【文檔編號(hào)】G01C19/56GK205642391SQ201620055672
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日
【發(fā)明人】楊斌堂, 楊詣坤
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)