莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器，其包括传感器承力接头、上部支撑圆筒、上部莲蓬头刚性结构体、刚性连接圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部莲蓬头刚性结构体、扭矩形变结构体、弯矩传递杆和传感器承力轴。本发明专利技术的莲蓬头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。

Lotus Head Interdimensional Decoupling Two-Dimensional Wireless Passive Sensor

【技术实现步骤摘要】
莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器
本专利技术属于传感器
，尤其涉及一种莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器。
技术介绍
传感器是一种能感受规定的被测量并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能够同时测量两个方向以上力及力矩信息的测力传感器,广泛应用于机器人、生物工程、工业制造、医疗卫生等领域。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。当力学量作用在弹性元件上时,弹性元件产生变形,应变敏感元件的阻值随之发生变化,接着由变换电路将阻值变化变成电压变化输出,根据电压变化量即可得知力的大小。但是当传感器在承受扭转应力和弯曲应力的结合时，现有技术中传感器往往通过将应变片组成桥路进行补偿和解耦，在机械结构上并不具备实现扭转应力和弯曲应力的解耦能力。现有二维/多维传感器，由于必须使用导线连接应变片，即使采用无线电进行信息传递，但电池所含电量有限故难以实现长期动态监测。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种莲蓬头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扭转力所形成的耦合力进行测量，分别求解出偶合力中垂直于轴向的弯曲分力和偶合力中的扭转分力的问题。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器，其包括传感器承力接头、上部支撑圆筒、上部莲蓬头刚性结构体、刚性连接圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部莲蓬头刚性结构体、扭矩形变结构体、弯矩传递杆和传感器承力轴；所述传感器承力接头通过上部支撑圆筒固定于所述上部莲蓬头刚性结构体；所述上部莲蓬头刚性结构体的下表面形成为向外凸出的弧面，在所述上部莲蓬头刚性结构体的内部沿所述上部莲蓬头刚性结构体的轴线方向开设有多个圆形孔，所述圆形孔沿以所述上部莲蓬头刚性结构体的轴线为轴线的圆柱面均匀分布；在所述上部莲蓬头刚性结构体的上表面上固定有刚性连接圆板，所述刚性连接圆板沿其轴线方向形成有中心孔，且所述刚性连接圆板的上端形成有外倒角面；所述弯矩承力体包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述柱体的下端可滑动地插入于所述刚性连接圆板的中心孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；所述弯矩承力体外部套设有弯矩形变环，所述弯矩形变环的下端与所述外倒角面接触，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料；所述下部莲蓬头刚性结构体与扭矩结构封盖相固定，并且在所述下部莲蓬头刚性结构体和扭矩结构封盖之间从上至下依次固定有下部支撑圆筒和扭矩结构固定部；所述传感器承力轴的外壁面上形成有环形凸起，所述扭矩结构封盖形成为环形，所述扭矩结构封盖的上表面上形成有容置所述环形凸起的台阶；并使得所述传感器承力轴的环形凸起设置于所述扭矩结构封盖和扭矩结构固定部之间，以至于所述传感器承力轴可转动地设置于扭矩结构固定部和扭矩结构封盖之间；所述传感器承力轴的上端穿过所述扭矩结构固定部，并且所述传感器承力轴的上端形成有外螺纹，所述扭矩形变结构体上形成有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合；所述扭矩形变结构体通过多个竖直设置的连接板连接于所述扭矩结构固定部，并且在所述连接板上设置有磁致伸缩材料；所述下部莲蓬头刚性结构体的上端形成有向外凸出的弧面，所述下部莲蓬头刚性结构体上沿其轴线方向开设有多个安装孔，所述安装孔的位置与所述上部莲蓬头刚性结构体上的圆形孔的位置对应，所述下部莲蓬头刚性结构体的安装孔内安装有圆头限位销钉，所述圆头限位销钉的上端凸出于所述下部莲蓬头刚性结构体的弧面，并且插入于所述上部莲蓬头刚性结构体的圆形孔内；所述弯矩承力体的法兰上开设有6个通孔，所述6个通孔沿所述弯矩承力体的轴线均匀分布；所述上部莲蓬头刚性结构体相对于所述弯矩承力体的通孔的位置开设有通孔；所述刚性连接圆板上相对于所述弯矩承力体3的通孔的位置开设有通孔；所述弯矩传递杆一端连接于所述下部莲蓬头刚性结构体，另一端穿过所述上部莲蓬头刚性结构体的通孔、刚性连接圆板的通孔和弯矩承力体的通孔，连接于所述弯矩承力体。可选的，所述上部支撑圆筒上沿其轴线方向开设有多个通孔，双头螺栓穿过所述传感器承力接头、上部支撑圆筒和上部莲蓬头刚性结构体，通过螺母将传感器承力接头、上部支撑圆筒和上部莲蓬头刚性结构体固定在一起。可选的，双头螺栓依次穿过下部莲蓬头刚性结构体、下部支撑圆筒、扭矩结构固定部和扭矩结构封盖，通过螺母将下部莲蓬头刚性结构体、下部支撑圆筒、扭矩结构固定部和扭矩结构封盖固定在一起。可选的，所述扭矩形变结构体上沿竖直方向开设有多个导向孔，所述下部莲蓬头刚性结构体上固定有限位杆，所述限位杆的下端穿过所述导向孔，以至于所述扭矩形变结构体可滑动地设置于所述限位杆上。可选的，所述圆头限位销钉凸出于所述下部莲蓬头刚性结构体的弧面5mm。可选的，所述下部莲蓬头刚性结构体上开设有沉孔，所述沉孔内设置有带孔铜珠，所述弯矩传递杆的下端穿过所述下部莲蓬头刚性结构体的沉孔的底壁，固定于所述带孔铜珠；所述弯矩传递杆的上端穿过所述弯矩承力体的通孔，固定于带孔铜珠。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的莲蓬头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。附图说明图1是本专利技术的莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器的立体结构示意图。图2是本专利技术的莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器的立体结构剖视图。图3是本专利技术的莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器的爆炸结构示意图。图4是本专利技术的莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器爆炸结构剖视图。图5是本专利技术的弯曲力受力敏感区的立体结构零件拆解图图6是本专利技术的弯曲力受力敏感区的立体结构剖视图。图7是本专利技术的扭转力受力敏感区的立体结构剖视图。图8是本专利技术的扭转力受力敏感区立体结构零件拆解图。图中标记示意为：1-传感器承力接头；2-上部支撑圆筒；3-弯矩承力体；4-弯矩形变环；5-刚性连接圆板；6-上部莲蓬头刚性结构体；7-下部莲蓬头刚性结构体；8-弯矩传递杆；9-圆头限位销钉；10-限位杆；11-下部支撑圆筒；12-传感器承力轴；13-扭矩结构固定部；14-扭矩结构封盖；15-带孔铜珠；16-扭矩形变结构体；17-连接板。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步阐述。实施例1本实施例提供了一种莲蓬头式维间解耦二维无线无源传感器，其包括传感器承力接头、上部支撑圆筒、上部莲蓬头刚性结构体、刚性连接圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部莲蓬头刚性结构体、扭矩形变结构体、弯矩传递杆和传感器承力轴；所述传感器承力接头1通过上部支撑圆筒2固定于所述上部莲蓬头刚性结构体6；作为一种实现形式，所述上部支撑圆筒2上沿其轴线方向开设有多个通孔，双头螺栓穿过所述传感器承力接头1、上部支撑圆筒2和上部莲蓬头刚性结构体6，通过螺母将传感器承力接头1、上部支撑圆筒2和上部莲蓬头刚性结构体6固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种莲蓬头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、上部支撑圆筒、上部莲蓬头刚性结构体、刚性连接圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部莲蓬头刚性结构体、扭矩形变结构体、弯矩传递杆和传感器承力轴；所述传感器承力接头通过上部支撑圆筒固定于所述上部莲蓬头刚性结构体；所述上部莲蓬头刚性结构体的下表面形成为向外凸出的弧面，在所述上部莲蓬头刚性结构体的内部沿所述上部莲蓬头刚性结构体的轴线方向开设有多个圆形孔，所述圆形孔沿以所述上部莲蓬头刚性结构体的轴线为轴线的圆柱面均匀分布；在所述上部莲蓬头刚性结构体的上表面上固定有刚性连接圆板，所述刚性连接圆板沿其轴线方向形成有中心孔，且所述刚性连接圆板的上端形成有外倒角面；所述弯矩承力体包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述柱体的下端可滑动地插入于所述刚性连接圆板的中心孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；所述弯矩承力体外部套设有弯矩形变环，所述弯矩形变环的下端与所述外倒角面接触，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料；所述下部莲蓬头刚性结构体与扭矩结构封盖相固定，并且在所述下部莲蓬头刚性结构体和扭矩结构封盖之间从上至下依次固定有下部支撑圆筒和扭矩结构固定部；所述传感器承力轴的外壁面上形成有环形凸起，所述扭矩结构封盖形成为环形，所述扭矩结构封盖的上表面上形成有容置所述环形凸起的台阶；并使得所述传感器承力轴的环形凸起设置于所述扭矩结构封盖和扭矩结构固定部之间，以至于所述传感器承力轴可转动地设置于扭矩结构固定部和扭矩结构封盖之间；所述传感器承力轴的上端穿过所述扭矩结构固定部，并且所述传感器承力轴的上端形成有外螺纹，所述扭矩形变结构体上形成有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合；所述扭矩形变结构体通过多个竖直设置的连接板连接于所述扭矩结构固定部，并且在所述连接板上设置有磁致伸缩材料；所述下部莲蓬头刚性结构体的上端形成有向外凸出的弧面，所述下部莲蓬头刚性结构体上沿其轴线方向开设有多个安装孔，所述安装孔的位置与所述上部莲蓬头刚性结构体上的圆形孔的位置对应，所述下部莲蓬头刚性结构体的安装孔内安装有圆头限位销钉，所述圆头限位销钉的上端凸出于所述下部莲蓬头刚性结构体的弧面，并且插入于所述上部莲蓬头刚性结构体的圆形孔内；所述弯矩承力体的法兰上开设有6个通孔，所述6个通孔沿所述弯矩承力体的轴线均匀分布；所述上部莲蓬头刚性结构体相对于所述弯矩承力体的通孔的位置开设有通孔；所述刚性连接圆板上相对于所述弯矩承力体3的通孔的位置开设有通孔；所述弯矩传递杆一端连接于所述下部莲蓬头刚性结构体，另一端穿过所述上部莲蓬头刚性结构体的通孔、刚性连接圆板的通孔和弯矩承力体的通孔，连接于所述弯矩承力体。...

【技术特征摘要】
1.一种莲蓬头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、上部支撑圆筒、上部莲蓬头刚性结构体、刚性连接圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部莲蓬头刚性结构体、扭矩形变结构体、弯矩传递杆和传感器承力轴；所述传感器承力接头通过上部支撑圆筒固定于所述上部莲蓬头刚性结构体；所述上部莲蓬头刚性结构体的下表面形成为向外凸出的弧面，在所述上部莲蓬头刚性结构体的内部沿所述上部莲蓬头刚性结构体的轴线方向开设有多个圆形孔，所述圆形孔沿以所述上部莲蓬头刚性结构体的轴线为轴线的圆柱面均匀分布；在所述上部莲蓬头刚性结构体的上表面上固定有刚性连接圆板，所述刚性连接圆板沿其轴线方向形成有中心孔，且所述刚性连接圆板的上端形成有外倒角面；所述弯矩承力体包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述柱体的下端可滑动地插入于所述刚性连接圆板的中心孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；所述弯矩承力体外部套设有弯矩形变环，所述弯矩形变环的下端与所述外倒角面接触，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触，所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料；所述下部莲蓬头刚性结构体与扭矩结构封盖相固定，并且在所述下部莲蓬头刚性结构体和扭矩结构封盖之间从上至下依次固定有下部支撑圆筒和扭矩结构固定部；所述传感器承力轴的外壁面上形成有环形凸起，所述扭矩结构封盖形成为环形，所述扭矩结构封盖的上表面上形成有容置所述环形凸起的台阶；并使得所述传感器承力轴的环形凸起设置于所述扭矩结构封盖和扭矩结构固定部之间，以至于所述传感器承力轴可转动地设置于扭矩结构固定部和扭矩结构封盖之间；所述传感器承力轴的上端穿过所述扭矩结构固定部，并且所述传感器承力轴的上端形成有外螺纹，所述扭矩形变结构体上形成有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合；所述扭矩形变结构体通过多个竖直设置的连接板连接于所述扭矩结构固定部，并且在所述连接板上设置有磁致伸缩材料；所述下部莲蓬头刚性结构体的上端形成有向外凸出的弧面，所述下部莲蓬头刚性结构体上沿其轴线方向开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭益松，王新宇，任立敏，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22