具有平行偶极子线阱系统的可调谐冲击传感器技术方案

提供了一种使用平行双极线(PDL)阱系统的可调且可重置的冲击传感器。在一个方面，一种冲击传感器包括：PDL阱，其具有通过间隙g

Tunable shock sensor with parallel dipole well system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有平行偶极子线阱系统的可调谐冲击传感器
本专利技术涉及磁平行双极线(PDL)阱系统，更具体地，涉及使用PDL阱系统的可调且可重置的冲击传感器。
技术介绍
冲击传感器或撞击监测器是检测是否发生了特定物理冲击或冲击的装置。冲击传感器经常用于易碎、贵重物品的装运中，以指示在运输期间是否可能已经发生了物品的潜在损坏掉落或撞击。冲击传感器的例子包括使用微机电系统(MEMS)的加速计、弹簧质量系统、可以从保持器中移出的磁球、监测液体表面张力的中断的液体系统、由具有已知脆性的便宜的脆性部件制成的装置(其中破裂表示过度冲击)等。例如，在运输期间使用的普通商用冲击传感器仅包括具有液体指示器的标签，当发生粗暴搬运(高于某一阈值，例如25g)时，该液体指示器明显地改变颜色，其中g是重力加速度。传统的冲击传感器的一个缺点是，上述例子中的许多例子限于检测预设的冲击阈值，例如25g。然而，不同的物品对不同级别的冲击敏感。由于传统的冲击传感器的灵敏度不是可调的，所以必须使用不同的传感器来改变灵敏度。另一个缺点是大多数传统的冲击传感器仅使用一次。一旦传感器触发，该变化是永久的，并且必须更换传感器。因此，需要一种可调、高灵敏度和可复位的改进的冲击传感器设计。
技术实现思路
本专利技术提供了一种如权利要求1所述的冲击传感器。本专利技术还提供一种如权利要求7所述的冲击监测系统。本专利技术还提供了一种如权利要求10所述的方法。通过参考以下详细描述和附图，将获得对本专利技术的更完整理解以及本专利技术的进一步特征和优点。附图说明图1A是示出根据本专利技术实施例的用于在二维(2D)中对径向或横向偶极线磁体的磁场进行建模的参数的图；图1B是示出根据本专利技术实施例的用于在三维(3D)中对径向磁体或横向偶极线磁体的磁场进行建模的参数的图；图2是根据本专利技术的实施例的示出了径向磁体、抗磁杆和驼背电势的平行双极线(PDL)阱系统的示意性3D图；图3A是示出根据本专利技术的实施例的在PDL磁体之间的间隙gM已经打开的图；图3B是示出根据本专利技术的实施例的图3A的PDL阱系统中的抗磁杆的垂直能势的图；图3C是示出了根据本专利技术实施例的图3A的PDL阱系统中的杆的驼背势的水平/纵向能势的图；图4A是示出根据本专利技术的实施例的当磁体之间的间隙gM增加时的垂直势垒的减小的示图；图4B是示出根据本专利技术的实施例的当磁体之间的间隙gM增加时水平/纵向(驼背)势垒减小的示意图；图5A是根据本专利技术实施例的本专利技术的基于PDL阱的冲击传感器的示例性配置的正视截面图；图5B是根据本专利技术实施例的本专利技术的PDL基于阱的冲击传感器的示例性配置的侧视图；图6A是根据本专利技术实施例的本专利技术的PDL阱垂直冲击传感器和示例性监测系统的正视截面图；图6B是根据本专利技术实施例的本专利技术的PDL阱垂直冲击传感器和示例性监测系统的顶视图；图7A是根据本专利技术实施例的本专利技术的PDL阱水平冲击传感器和示例性监测系统的正视截面图；图7B是根据本专利技术实施例的本专利技术的PDL阱水平冲击传感器和示例性监测系统的俯视图；图8是示出根据本专利技术实施例的用于复位本专利技术的水平冲击传感器的示例性方法的示意图；图9是示出根据本专利技术实施例的使用本专利技术的基于PDL阱的冲击传感器的防篡改冲击监测系统的示意图；图10是示出根据本专利技术实施例的用于检测冲击触发事件的示例性方法的图；以及图11是示出根据本专利技术实施例的用于实现网络块链技术的示例性装置的图。具体实施方式本专利技术提供了基于磁平行偶极子线(PDL)阱系统的冲击传感器，该冲击传感器是可调谐的(即，阈值可以变化)并且高度灵敏的。此外，一旦传感器被触发(tripped)，它可以被重置。因此，本专利技术的冲击传感器不限于仅一次性使用。PDL阱由磁平行偶极线系统组成，所述磁平行偶极线系统包括自然接合在一起的一对横向磁化的圆柱形(即，径向)磁体。径向磁体具有沿着磁体径向的磁化，横向偶极线磁体也是如此。因此，径向磁体和横向偶极子线磁体是等效的。该系统可以在中心处捕获抗磁性圆柱形物体(例如石墨杆)。参见例如Gunawan等人的"AParallelDipolaryLineSystem"，AppliedPhysicsLetters106，第062407-1-5页(2015年2月)(以下简称"Gunawan2015")；Gunawan等人的"Theone-dimensionalcamelbackpotentialintheparalleldipolelinetrap:Stabilityconditionsandfinitesizeeffect"J.Appl.Phys.121，133902(2017年4月)；以及都授权给Cao等人的美国专利8,895,355、美国专利9,093,377、美国专利9,236,293和美国专利9,263,669，名为"MagneticTrapforCylindricalDiamagneticMaterials"。PDL阱的中心特征是存在沿纵向(z轴)的"驼峰磁势"，即磁场在偶极子线的边缘附近增强，这对于长度L近似为L＞2.5a的径向磁体发生，其中a是磁体的半径。例如，参见图2(如下所述)。为了理解本专利技术的冲击传感器，必须分析圆柱形径向磁体或横向偶极子线磁体系统的磁场分布。K.T.McDonald的"LongRodwithUniformMagnetizationTransversetoitsAxis"，PrincetonUniversity，November1999(第6页)，给出了二维(2D)的非常长(L>>a)的圆柱径向磁体(BDM)的磁场B，如下：其中M是磁体的磁化强度，R是磁体半径，μ0是真空下的磁导率。例如，参见图1A，其示出了用于以2D方式对偶极子线或径向磁体的磁场进行建模的参数。Gunawan2015中给出了在三维(3D)中具有有限长度L的径向磁体的磁场：其中s2＝(x-Rcosφ)2+(y-Rsinφ)2,u1,2＝z±L/2，并且L为磁体的长度。例如，参见图1B，其示出了用于以3D方式对径向磁体的磁场进行建模的参数。PDL阱是通过将两个径向磁体如图2所示靠近放置在一起，在磁体之间具有分离间隙gM而获得的。图2是PDL阱系统的3D示意图，其描述了径向磁体、抗磁杆和驼峰磁势能。磁体的中心轴线位于x＝±a处，其中a＝R+gM/2。使用上述2D和3D磁场模型，可以如下计算两个偶极子线(或平行偶极子线)系统的总磁场：BT(x,y,z)＝BDM(x-a,y,z)+BDM(x+a,y,z).。然后，可以计算捕获的杆的总势能UT′(每单位体积)。总势能包含重力和磁贡献。使用小且短的杆(b＜R，L＜L)近似(b是杆的半径，L是杆的长度)：其中，χ是所述杆的磁化率，ρ是所述杆的质量密度，g是重力，并且x、y、z是所述杆的位置。PD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击传感器，包括：/n平行双极线PDL阱，所述平行双极线PDL阱具有通过间隙g

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171010 US 15/729,4031.一种冲击传感器，包括：
平行双极线PDL阱，所述平行双极线PDL阱具有通过间隙gM彼此分离的一对径向磁体和悬浮在径向磁体之间的抗磁杆；以及
接触垫，所述接触垫在PDL阱下方，其中所述接触垫以小于所述抗磁杆的长度l的间隔彼此分离。


2.如权利要求1所述的冲击传感器，其中所述间隙gM是可变的。


3.如权利要求1所述的冲击传感器，其中所述径向磁体各自固定到可变间隙固定装置，所述可变间隙固定装置被构造成改变磁体之间的间隙gM。


4.如权利要求1所述的冲击传感器，其中两个接触垫位于PDL阱的中心的下方。


5.如权利要求1所述的冲击传感器，其中一对接触垫存在于PDL阱的各端的下方。


6.如权利要求1所述的冲击传感器，还包括：
存在于PDL阱的中心上方的两个其它接触垫。


7.一种冲击监测系统，包括：
冲击传感器网络，每个冲击传感器具有权利要求1-6中任一项的特征；以及
区块链分类账，其被配置为记录来自所述冲击传感器网络的任何冲击触发事件。


8.如权利要求7所述的冲击监测系统，其中所述冲击传感器网络连接到局域网。


9.如权利要求8所述的冲击监测系统，其中所述局域网经由因特网连接到区块链分类账。


10.一种用于撞击监测的方法，包括以下步骤：
提供至少一个冲击传感器，其包括：i)PDL阱，其具有通过间隙gM彼此分开的一对径向磁体和悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·古纳万，N·E·索萨，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US