[发明专利]四爪万向节式维间解耦二维无线无源传感器

说明书

本发明公开了一种四爪万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其包括：传感器承力接头、弯矩传递轴、关节球轴承内环、关节球轴承外环、上弯矩拨杆、下弯矩拨杆、弯矩支撑板、第一弯矩传递杆、第二弯矩传递杆、第三弯矩传递杆、弯矩传递支撑杆、弯矩中心支撑螺纹杆、弯矩承力体、弯矩形变体、弯矩固定螺纹杆、弯矩支撑轴、第一拉压传递圆板、支撑圆筒、第二拉压传递圆板、弯矩固定螺纹杆、拉压形变体和支撑圆板；本发明能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量和拉压力分量，即对耦合力进行结构解耦；而且不需要连入供电线路或通过有线接口采集数据；可大大减少传感器输出数据时需要繁多的有线传输的问题，也大大促进了信息传递的简易性。

技术领域

本发明涉及一种四爪万向节式维间解耦二维无线无源传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

传感器是一种能感受规定的被测量并且按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和弹性元件组成。多维力传感器是一种可以同时检测两个方向及以上力和力矩信息的测力传感器，广泛应用于智能机器、工业制造、医疗卫生以及生物工程等领域。

现阶段的二维乃至多维力传感器主要分为电阻应变式、压电式、电容式力传感器，其结构简单、灵敏且精度较高。传感器的构造是在一定形状的弹性元件上粘贴或用其他方法安装应变敏感元件。当力作用在传感器上时，传感器内的弹性元件发生变形，同时安装在其上面的应变敏感元件也发生变形，应变敏感元件的阻值随之变化，接着由变换电路将阻值变化变换成电压变化输出，由此可以根据电压变化量来确定力的大小。

但是就现有的技术而言，对于当传感器同时承受弯曲应力和拉压应力的情况时，现在的解决方法往往是通过将应变片组成桥路进行补偿以及解耦，在机械结构上并不具备实现弯曲应力和拉压应力的解耦能力。

现有二维传感器，由于其本身的结构特性，要求必须使用导线实时监测电压变化，即使使用无线电进行信息传递，但是其电池所含容量有限，故无法实现无限无源的长期动态监测信号变化。

发明内容

本发明目的是提供一种四爪万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其实现了机械解耦，并能够对垂直于轴向的弯曲力与拉压应力所形成的耦合力进行测量，并分别求解出。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种四爪万向节式维间解耦二维无线无源传感器，其包括：传感器承力接头、弯矩传递轴、关节球轴承内环、关节球轴承外环、上弯矩拨杆、下弯矩拨杆、弯矩支撑板、第一弯矩传递杆、第二弯矩传递杆、第三弯矩传递杆、弯矩传递支撑杆、弯矩中心支撑螺纹杆、弯矩承力体、弯矩形变体、弯矩固定螺纹杆、弯矩支撑轴、第一拉压传递圆板、支撑圆筒、第二拉压传递圆板、弯矩固定螺纹杆、拉压形变体和支撑圆板；

所述传感器承力接头固定于所述弯矩传递轴的顶部；所述弯矩传递轴的中部套设有所述关节球轴承内环；

所述上弯矩拨杆的上端固定于所述弯矩传递轴的下端，所述关节球轴承外环的内表面和所述关节球轴承内环的外表面接触配合；所述关节球轴承外环设置于所述第一拉压传递圆板的中心沉孔的端面上，并且通过设置于所述第一拉压传递圆板的中心沉孔内的挡圈限制所述关节球轴承外环的轴向位置；

所述上弯矩拨杆的下端与所述第一弯矩传递杆的上端铰接；所述第一弯矩传递杆的下端与所述第二弯矩传递杆的一端铰接，所述第二弯矩传递杆的中部与所述弯矩传递支撑杆铰接；所述第二弯矩传递杆的另一端与所述第三弯矩传递杆的上端铰接；所述第三弯矩传递杆的下端沿竖直方向形成有滑槽，第五销穿过所述第三弯矩传递杆的滑槽，将所述第三弯矩传递杆铰接于所述弯矩承力体的侧部；

所述弯矩中心支撑螺纹杆的下端固定于所述弯矩承力体，所述弯矩中心支撑螺纹杆的上端固定有弯矩支撑板，

所述弯矩承力体固定于所述弯矩形变体的上端，所述弯矩形变体的下端固定于所述弯矩支撑轴，所述弯矩形变体侧壁上贴有磁致伸缩材料；