矢量传感器、矢量传感装置以及矢量传感器的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种矢量传感器、矢量传感装置以及矢量传感器的制备方法，其中，矢量传感器包括底座、类内部毛窝、类感知组织、第一电极、第二电极、第三电极、仿生蛊毛杆和类弹性连接膜，所述类内部毛窝设于所述底座上，所述类内部毛窝的中间位置形成容纳腔；所述类感知组织设于所述底座上，位于所述容纳腔内；所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均设置于所述底座上，所述第一电极和所述第二电极与所述类感知组织的侧壁连接，所述第三电极位于所述类感知组织的中心位置；所述仿生蛊毛杆设于所述类感知组织上，可在所述类感知组织上偏转摆动；所述类弹性连接膜设于所述容纳腔内，一端固定在所述底座上，另一端固定在所述仿生蛊毛杆上。毛杆上。毛杆上。

【技术实现步骤摘要】
矢量传感器、矢量传感装置以及矢量传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及检测装置
，特别是涉及矢量传感器、矢量传感装置以及矢量传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]传感器作为检测设备，在各行各业中的应用广泛，有光敏、声敏、压敏、温敏等等多种类型。比如在飞行器上就会设置有气流传感器，在潜水艇上就会设置有水声传感器，在发热的设备上就会设置有热量传感器等等；就气流传感器来说，目前的气流传感器多用于检测气流的流量和流速。
[0003]但是，在一些环境中，气流的流向也很重要，比如飞行器在天空中飞行时，往往难以确定绝对参照，所以需要获取飞行姿态，而目前的传感器不是一种矢量性质的传感装置，只能测得气流的流速或者流量，而不能获得传感器表面的气流方向信息，无法准确快速地获取位姿信号。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供矢量传感器、矢量传感装置以及矢量传感器的制备方法，旨在解决传感器无法准确快速地获取位姿信号的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种矢量传感器，其中，所述矢量传感器包括底座、类内部毛窝、类感知组织、第一电极、第二电极、第三电极、仿生蛊毛杆和类弹性连接膜，所述类内部毛窝设于所述底座上，所述类内部毛窝的中间位置形成容纳腔；所述类感知组织设于所述底座上，位于所述容纳腔内；所述第一电极所述、第二电极和所述第三电极均设置于所述底座上，所述第一电极和所述第二电极与所述类感知组织的侧壁连接，所述第三电极位于所述类感知组织的中心位置；所述仿生蛊毛杆设于所述类感知组织上，所述仿生蛊毛杆可在所述类感知组织上偏转摆动；所述类弹性连接膜设于所述容纳腔内，一端固定在所述底座上，另一端固定在所述仿生蛊毛杆上。
[0008]所述的矢量传感器，其中，所述仿生蛊毛杆包括基部和杆部，所述基部与所述类感知组织连接；所述杆部凸出于所述基部，向背离所述类感知组织的方向延伸；且所述杆部上设有扭曲结构。
[0009]所述的矢量传感器，其中，所述扭曲结构的偏转扭曲度为0
°‑
180
°
；和/或，所述扭曲结构的横截面形状为椭圆形。
[0010]本申请还公开了一种矢量传感装置，其中，包括如上任一所述的矢量传感器。
[0011]所述的矢量传感装置，其中，所述矢量传感装置包括固定盘、至少两个第一传感器、至少两个第二传感器和保护罩，所述固定盘上设有电路；至少两个所述第一传感器设于所述固定盘上，所述第一传感器与所述电路电连接，至少两个所述第一传感器的连线方向
为第一方向；至少两个所述第二传感器，设于所述固定盘上，所述二传感器与所述电路电连接，至少两个所述第二传感器的连线方向为第二方向，且所述第二方向与所述第一方向之间的夹角大于0
°
；所述保护罩设于所述固定盘上，所述保护罩上沿所述第一方向设有第一导流气孔，沿所述第二方向设有第二导流气孔；所述第一传感器为所述矢量传感器；和/或，所述第二传感器为所述矢量传感器。
[0012]所述的矢量传感装置，其中，所述电路包括第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥，所述第一传感器与所述第一惠斯通电桥电连接；所述第二传感器与所述第二惠斯通电桥电连接。
[0013]所述的矢量传感装置，其中，所述第一惠斯通电桥与所述第二惠斯通电桥共用一个电桥正极端头和一个电桥接地端头。
[0014]所述的矢量传感装置，其中，所述矢量传感装置还包括加热环，所述加热环设置在所述固定盘上，且所述加热环围绕在所述电路的外侧设置。
[0015]本申请还公开了一种矢量传感器的制备方法，其中，包括：
[0016]提供一底部设有电极开孔的底座，以所述底座为衬底，通过微精密3D打印技术制造类内部毛窝；
[0017]在所述电极开孔内安装上第一电极、第二电极和第三电极；
[0018]使用微精密3D打印技术制造出仿生蛊毛杆，再将所述仿生蛊毛杆安装到所述底座上，通过微浇注技术向所述仿生蛊毛杆与所述底座之间浇注类感知组织液态胶，制成类感知组织；
[0019]通过微浇注技术在所述类内部毛窝与所述仿生蛊毛杆之间浇注类弹性连接膜液态胶，直至完全填充所述类内部毛窝，制成类弹性连接膜。
[0020]所述的矢量传感器的制备方法，其中，所述类感知组织液态胶由聚二甲基硅氧烷和固化剂按10:1的比例进行调配，然后在其中加入足量的碳纳米管，并且混合均匀形成；
[0021]所述类弹性连接膜液态胶由聚二甲基硅氧烷和固化剂按5:2的比例进行调配形成。
[0022]与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：
[0023]本申请公开的矢量传感器通过设置仿生蛊毛杆感受气流的流量、流速和流向，仿生蛊毛杆设置在类内部毛窝内，自然状态下由围绕在其侧壁的类弹性连接膜固定，保持与底座相互垂直的状态，此时仿生蛊毛杆只是平衡地设置在类感知组织上，没有产生侧倾，类感知组织也基本保持自然形状；当矢量传感器表面有气流流动时，会对仿生蛊毛杆产生推力，推动仿生蛊毛杆在类感知组织上偏转摆动，继而仿生蛊毛杆将推力传导至与其相连的类感知组织上，类感知组织具有电阻，且第一电极与第三电极之间的电阻值、第二电极与第三电极之间的电阻值都会随着类感知组织的形状变化而变化，当仿生蛊毛杆产生偏转摆动时，类感知组织受压产生形变，从而改变两个电阻值，整个过程就是气流流动最终导致类感知组织的阻值产生变化，即相当于将气流的矢量信号转换成类感知组织的电阻值的变化，使气流的矢量信号变得可测，只要通过外接电路连接类感知组织上的第一电极和第二电极就可以实时监控类感知组织的电阻值，也就是监控矢量传感器表面的气流流动情况，进而通过类感知组织的电阻值与仿生蛊毛杆的偏转幅度、偏转方向对应关系，可以推算出气流的大小和方向信息，以迅速准确地获取位姿信号。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术中矢量传感器的正视图；
[0026]图2为本专利技术中矢量传感器的俯视图；
[0027]图3为本专利技术中矢量传感器的轴向截面图；
[0028]图4为本专利技术中矢量传感器的有限元仿真方向性示意图；
[0029]图5为本专利技术中矢量传感器的方向选择性原理图；
[0030]图6为本专利技术中矢量传感器的俯视电阻转化示意图；
[0031]图7为本专利技术中矢量传感器的应变转化原理图；
[0032]图8为本专利技术中矢量传感器的电阻网络等效电路图；
[0033]图9为本专利技术中矢量传感装置的结构示意图；
[0034]图10为本专利技术中矢量传感装置的侧视图；
[0035]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矢量传感器，其特征在于，包括：底座；类内部毛窝，设于所述底座上，所述类内部毛窝的中间位置形成容纳腔；类感知组织，设于所述底座上，位于所述容纳腔内；第一电极、第二电极和第三电极，均设置于所述底座上，所述第一电极和所述第二电极与所述类感知组织的侧壁连接，所述第三电极位于所述类感知组织的中心位置；仿生蛊毛杆，设于所述类感知组织上，所述仿生蛊毛杆可在所述类感知组织上偏转摆动；以及类弹性连接膜，设于所述容纳腔内，一端固定在所述底座上，另一端固定在所述仿生蛊毛杆上。2.根据权利要求1所述的矢量传感器，其特征在于，所述仿生蛊毛杆包括：基部，与所述类感知组织连接；杆部，凸出于所述基部，向背离所述类感知组织的方向延伸；且所述杆部上设有扭曲结构。3.根据权利要求2所述的矢量传感器，其特征在于，所述扭曲结构的偏转扭曲度为0
°‑
180
°
；和/或所述扭曲结构的横截面形状为椭圆形。4.一种矢量传感装置，其特征在于，包括如权利要求1至3任意一项中所述的矢量传感器。5.根据权利要求4所述的矢量传感装置，其特征在于，所述矢量传感装置包括：固定盘，所述固定盘上设有电路；至少两个第一传感器，设于所述固定盘上，所述第一传感器与所述电路电连接，至少两个所述第一传感器的连线方向为第一方向；至少两个第二传感器，设于所述固定盘上，所述二传感器与所述电路电连接，至少两个所述第二传感器的连线方向为第二方向，且所述第二方向与所述第一方向之间的夹角大于0
°
；以及保护罩，设于所述固定盘上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘富，田涵，侯涛，韩志武，康冰，刘云，赵宇锋，王跃桥，刘美赫，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：