[发明专利]一种可以测试多轴向力学物理量的传感器结构

说明书

本发明公开了一种可以测试多轴向力学物理量的传感器结构，由三块相同的敏感元件组装而成，组装后的三块敏感元件的极化方向互相垂直。敏感元件设置有公共端以及各自独立的的信号输出端，还包括用于固定三块所述敏感元件的底座，底座包括直棱柱，直棱柱的底面至少包含一个直角，三块敏感元件分别安装于所述直棱柱的第一直角侧面、第二直角侧面和第三个侧面，安装后三个敏感元件的极化方向互相垂直，三块敏感元件在直棱柱中互相导通形成公共端。本发明通过该结构，使得同一个传感器芯体可以测三个垂直正交方向的力学物理量且三个方向的信号互不影响，结构极大的减小了传感器的体积和重量，且携带和安装十分方便，符合传感器小型化的发展方向。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体的说，是一种可以测试多轴向力学物理量的传感器结构。

背景技术

力学测量，是通过力敏感元件，将力转化成方便测量的信号。如传统的弹簧拉力计，则是将力转化为肉眼可见的形变、位移信号。又如压电加速度传感器，利用压电陶瓷的压电效应，将加速度信号转化为电信号用以测量。力是一种矢量，与之相关的很多物理量也是矢量，如加速度、速度、力矩等物理量，都是有方向性的。随着现代工业不断发展，对力及相关物理量的测量要求越来越多，越来越高。在许多测量领域，需要同时测三个垂直方向上的力进行解算。而传统的传感器只能测一个方向的力，若要测三个垂直方向的力，则需要将三个芯体相互垂直，组装在一起，结构复杂，体积巨大，给现场安装带来许多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以测试多轴向力学物理量的传感器结构，用于解决现有技术中传统传感器只能测量单方向而不能测量多轴向力学物理量的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种可以测试多轴向力学物理量的传感器结构，由三块相同的敏感元件组装而成，组装后的三块所述敏感元件的极化方向互相垂直，所述敏感元件设置有公共端以及各自独立的的信号输出端。

敏感元件，具有单一的方向性，只有在其敏感方向受力，即极化方向受力才能产生相应的电信号，三块敏感元件组装在一起，并且保证组装在一起的三块敏感元件的极化方向互相垂直，因此，一个敏感元件极化方向受力产生电信号对与其极化方向垂直的另外两个敏感元件没有影响，敏感元件的公共端作为接地端，敏感元件各自独立的信号输出端将压力转换后的电信号输出。因此，相互垂直的敏感元件可以同时从测量多轴向的力学物理量，而互相不干扰。并且，由于敏感元件组装在一起，体积小，结构简单，不需要在使用时将多块传感器组装，节省了组装程序，省时省力。

优选地，三块所述敏感元件采用胶粘或螺栓连接。

优选地，还包括用于固定三块所述敏感元件的底座，所述底座包括直棱柱，所述直棱柱的底面至少包含一个直角，三块敏感元件分别安装于所述直棱柱的三个面，其中两块敏感元件的极化方向分别与底面的两条直角边平行，第三块敏感元件的极化方向与底面垂直，三块敏感元件在直棱柱中互相导通形成公共端。

选择直棱柱的底面上的直角边所在侧面和另一个侧面，或者上底面和直棱柱的任意两个侧面，将三块敏感元件与直棱柱固定，保证固定后的三块敏感元件的极化方向互相垂直。因此三个敏感元件可独立测量三个互相垂直方向的受力。

优选地，所述三个面分别为直棱柱的第一直角侧面、第二直角侧面和第三个侧面。

从直棱柱的上底面看，安装在直棱柱的第一直角侧面和第二直角侧面的敏感元件，极化方向分别与两个直角边共线，分别为x方向和y方向，安装在第三个侧面的敏感元件，保证其极化方向z沿直棱柱的高度方向共线，因此安装在第三个侧面的敏感元件的极化方向z垂直于x方向和y方向。三个方向的敏感元件靠近直棱柱的一面通过直棱柱互相导通形成公共端，即接地端。且这样的安装方式，方便将三块敏感元件安装在同一个高度。

优选地，三块所述敏感元件上固定有配重质量块，所述敏感元件位于所述配重质量块和直棱柱之间。