[发明专利]关节球式维间解耦二维无线无源传感器

摘要

本发明公开了一种关节球式维间解耦二维无线无源传感器，其包括传感器承力接头、上部关节球刚性结构体、弯矩刚性承力体、弯矩形变环、下部关节球刚性结构体、扭矩形变片、弯矩传递杆、应变片刚性连接头和传感器承力轴。本发明的关节球式维间解耦二维无线无源传感器能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量和扭转力分量，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；可应用在医学领域，人体植入型传感器方向，大大减少传感器植入人体后需在人体中埋线或二次手术的环节。

主权项

1.一种关节球式维间解耦二维无线无源传感器，其特征在于，包括传感器承力接头、上部关节球刚性结构体、弯矩刚性承力体、弯矩形变环、下部关节球刚性结构体、扭矩形变片、弯矩传递杆、应变片刚性连接头和传感器承力轴；所述传感器承力接头通过上部支撑圆筒固定于所述上部关节球刚性结构体；所述上部关节球刚性结构体的下表面上形成有球窝，在所述上部关节球刚性结构体的上表面上形成有开口向上的环形槽；所述弯矩刚性承力体呈圆筒状结构，其下端插入于所述上部关节球刚性结构体的环形槽内，并且所述弯矩刚性承力体的上端形成有法兰，所述弯矩刚性承力体的外部套设有弯矩形变环，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料；所述下部关节球刚性结构体与扭矩刚性封盖相固定，并且在所述下部关节球刚性结构体和扭矩刚性封盖之间从上至下依次固定有扭矩应变片连接板、下部支撑圆筒和扭矩刚性结构体；所述扭矩刚性结构体包括圆柱形的筒体以及形成于所述筒体下端的法兰，所述扭矩刚性结构体的法兰被设置于所述下部支撑圆筒和扭矩刚性封盖之间，所述扭矩刚性结构体的筒体的下端形成有内台阶；所述传感器承力轴的外壁面上形成有环形凸起，所述环形凸起设置于所述扭矩刚性封盖和扭矩刚性结构体之间，位于所述扭矩刚性结构体的内台阶内，并使得所述传感器承力轴在扭矩刚性结构体和扭矩刚性封盖之间自由转动；在所述传感器承力轴的上端沿其轴心线方向开设有螺纹孔，在所述扭矩刚性结构体的筒体的内壁上形成有竖直方向开设的键槽；所述键槽的数量为两个，两个键槽沿扭矩刚性结构体的筒体的内壁面的周向方向均匀分布；所述应变片刚性连接头包括同轴心线设置并相互固定的上圆柱部和下圆柱部，所述上圆柱部的直径大于所述下圆柱部的直径，所述下圆柱部的外表面开设有外螺纹，所述外螺纹与所述传感器承力轴的螺纹孔配合；所述上圆柱部的外壁面上开设有导向槽，所述导向槽与所述扭矩刚性结构体上开设的键槽的位置对应，在所述导向槽内设置有导向键，并且所述导向键凸出于所述上圆柱部的部分位于所述扭矩刚性结构体的键槽内；所述扭矩形变片的一端固定于所述应变片刚性连接头，另一端固定于所述扭矩应变片连接板；所述下部关节球刚性结构体的中心开设有螺纹孔，所述下部关节球刚性结构体的螺纹孔内固定有关节球刚性体；所述关节球刚性体的上端呈半球形，并位于所述球窝内；所述弯矩刚性承力体的上端和法兰被通过其轴心线的切口分割为多个部分，并且法兰的每个部分上开设有通孔；所述上部关节球刚性结构体相对于所述弯矩刚性承力体的通孔的位置开设有通孔，所述上部关节球刚性结构体的通孔内设置有铜制滑套，所述弯矩传递杆一端连接于所述下部关节球刚性结构体，另一端穿过所述铜制滑套，连接于所述弯矩刚性承力体的法兰的一个部分。