[发明专利]一种预紧型六维加速度传感器及其故障自诊断方法

权利要求书

1.一种预紧型六维加速度传感器，包括：质量块、外壳、6块副板、6根预紧柱、12根支链，其特征在于，所述质量块和12根支链均设于外壳的容置腔内，初始状态下，质量块的几何中心与外壳的几何中心重合，外壳为由6块相同正方形板装配成的空心立方体，6块板的正中心各有1个螺纹通孔，通孔被1个“U”形直沟槽包围，直沟槽的3条槽边与螺纹通孔的孔心等距离，6块副板结构相同，由3块侧板和1块底板装配而成，侧板与外壳上的“U”形直沟槽配合且侧板部分置于外壳的外部，底板置于外壳的内部且与相邻外壳面平行，12根支链分成完全相同的6组，每组2根垂直布置且共用1个球铰链；6个共用的球铰链分别固接于质量块上的通过2个对顶点的6条棱边的中心，每组支链中的2根支链方向分别垂直于质量块上与该组支链所在棱边相邻的2个平面，每组支链中的2个非共用球铰链分别固接于与所在支链方向垂直的相邻副板的底板，6根预紧柱结构相同，为纵切面呈“T”形的共轴线双圆柱体，小圆柱侧面有外螺纹，与外壳上的螺纹通孔配合，小圆柱底面与副板的底板内侧面接触，大圆柱置于外壳的外部。

2.如权利要求1所述的预紧型六维加速度传感器，其特征在于，所述12根支链结构相同，均由1组压电陶瓷和2个球铰链串联而成，压电陶瓷位于2个球铰链之间，12组压电陶瓷结构相同，均由若干圆柱状压电陶瓷片串联而成。

3.如权利要求1所述的预紧型六维加速度传感器，其特征在于，所述预紧柱上有用于限制过大预紧力的轴肩。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述预紧型六维加速度传感器的故障自诊断方法，包括以下步骤：

S1：构建支链电压协调方程，根据6个共用球铰链之间的笛卡尔距离恒定，以及6组压电陶瓷的输出电压值u_i与其所在支链变形量之间满足的正比例关系，运用并联机构运动学正解的相关理论建立关于12个通道输出电压的6个协调方程，并在六维加速度传感器实际工作时，通过虚拟仪器对此进行全程监测；

u₁-u₃-u₆+u₈＝0 (1)

u₅-u₇-u₉+u₁₁＝0 (2)

u₂-u₄-u₁₀+u₁₂＝0 (3)

u₁+u₂+u₃+u₄＝0 (4)

u₅+u₆+u₇+u₈＝0 (5)

u₉+u₁₀+u₁₁+u₁₂＝0 (6)

S2：判断支链电压协调方程是否成立，将12个通道输出的电压代入支链电压协调方程，判断方程等式是否成立；

S3：根据支链电压协调方程不成立的方程，计算支链电压的修复值；

S4：根据S3计算的支链电压修复值对支链故障进行自动修复。