专利名称：应用混入微小构造体的柔软感应材料的速度传感器装置及速度信号感应方法
技术领域：
本发明涉及利用混入了微小构造体的柔软感应材料在其受外界影响发生变形的 情况下，及电气特性发生变化，将柔软材料在外界影响下发生的变形的速度变化所引起的 相关的电气信号变化检测出用来作为引起柔软材料变形的速度信号的装置及方法。
背景技术：
现有的速度传感器有检出磁性脉冲信号方式的速度传感器，光学及静电脉冲检出 方式的速度传感器，也有通过传动机构转动旋转装置并记录转速的速度传感器。以上的传感器，其作为感应速度信号的材料或者机构都是硬质的材料。还没有像 橡胶一样的柔软高分子材料作为加速度信号感应材料的加速度传感器。
发明内容
前述的传统的速度传感器，都是应用硬质的感应材料或者机构。本发明的柔软速 度感应材料作为速度感应材料的应用，提供了一种新型的速度传感器及速度检测方法。并 且该柔软感应材速度传感器构造简单，有利于降低速度传感器生产成本和根据广泛的应用。本发明的目的，是提供了新型的柔软材料作为速度传感器感应材料的速度传感器 装置及速度信号的感应检测方法。也就是应用了混入微小构造体的柔软感应材料速度传感 器装置及速度感应方法。本专利申请的第一个发明内容是，发明了应用混入了微小构造体的柔软材料作为 速度传感器感应材料的速度信号的检测方法。是提供了混入了微小构造体的柔软材料在其 形状发生变化时，其形状变化的速度引起的该柔软材料的电气特性变化的检测方法，并将 应用此检测方法检测出的电信号变化作为加速度信号的检测方法。另外，本发明申请的第二个发明内容是，该速度传感器装置由以下几部分组成a， 柔软的高分子橡胶材料；b，混入柔软中的导电性微小机械构造材料；C，引起柔软材料变形 的机构；d，柔软构造体电气特性检测及将检测出的与柔软构造体变形的速度相关的电信号 分离出并将速度信号输出电信号检出模块。关于发明的效果的说明依据本发明申请的发明，可以用柔软的混入了微型构造的材料来用作速度传感器 的感应速度信号的材料，制作新型速度传感器。该新型速度传感器构造简单，将更加有利于 速度传感器的广泛使用。本发明实施时最佳方案的说明一，混入了微小构造体的柔软材料在受到外界影响发生形状变化时其内部微小构 造体的机电特性变化特性及其利用混入微小导电构造的柔软材料，如橡胶材料中的具有 导电特性的微小构造体，由于是微小的机械构造，当柔软材料的形状发生变化时，微小机械构造受周围的柔软材料的微小范围内的流动的影响，并且由于在微小空间范围内发生在微 小构造体周围的柔软材料的流动速度不均衡，将是微小构造体发生变形，使其导电特性发 生变化。在柔软材料中的微小机械构造体的导电特性的变化，在宏观上，导致混入了微小机 械构造的柔软材料的电气特性发生变化。通过电子检测回路，将混入了微小构造体的柔软 材料的随其内部应力变化而引起的电气特性变化检测出，并且将外部变形所引起的内部应 力变化中的由外部速度变化所导致的分离处理，作为检测出的速度信号输出。
图1，图2，图3是本发明申请中的混入柔软材料中的微小机械构造的模型图。图5是混入了具有导电特性的柔软材料的电气模型图。从电气特性上看，混入了 具有导电特性的微小机械构造的柔软材料可以看做是由电阻(R)，电容(C)，电感(L)组成 的网络。图4是柔软材料中的导电构造体在在周边柔软材料发生位移变化时的简化的质 量，弹簧，阻尼机械模型。其机电特性关系式可以简单的由下式表示mKmZ+cKcZ+kKcZ = A · ν2Z 柔软感应材料的阻抗变化值ν 柔软材料的变形速度m, c, k，微小构造体简化机械模型的质量，阻尼，弹性系数Km, Kc, Kk 系数柔软材料中混入的具有导电性的微小机械构造体的变化，将导致整个混入微小导 电构造的柔软材料的整体的电气特性的变化。即，柔软材料的阻抗的变化。二，利用本发明制作速度传感器的应用例上述微小构造材料混入型速度传感器的模型图由图6，图7来表示。图6中在混 入了微小构造体的柔软材料20上下，放置了上下两个相对速度发生机构10。上下方向发 生相对速度变化时，两个相对速度发生机构10将挤压位于两个电极40之间的柔软感应材 料。使得柔软感应材料内的柔软材料相对于其内部的微小构造体发生位移变化，该位移变 化，将引起其内部微小机构的形状发生变化，进而使得两个电极之间的电气特性发生变化。 速度检测回路30将两个电极之间的电气特性变化检测出来，并将对其进行滤波及相应的 补偿，作为速度信号输出。[设计上的注意点]在设计相对速度发生机构10时，应加上使其运动方向限制在所要测定的相对速 度变化方向的装置。如导轨装置。并且在设计柔软感应材料的物理特性是，要尽量使其柔 软和低阻尼系数从而保证在设计的位移范围内通过相对速度发生机构所产生的反作用力 的限制在设计指标允许的范围之内。应用例1全体构成说明图6，图7是本发明的第一应用例的应用柔软感应材料的加速度传感器的的略图。应用本发明的应用柔软感应材料的速度传感器装置由，相对速度发生机构10，柔 软感应材料20，速度检测回路30，电极40及导线50组成。(1)相对速度发生机构10
相对速度发生机构10是放置在柔软感应材料两侧，用来发生相对速度的部件。(2)柔软感应材料20 柔软感应材料20用来感应加载在其上的形状变化的部件。其中混入了微小的导 电性构造体。微小的构造体可以是微小的碳素线圈形状的导电材料，也可以是其他的可以 开合并且开合的变化将引起其电气特性变化的微小导电构造体。(3)倾斜机构速度检测回路30 倾斜机构速度检测回路30，也就是指对两个电极之间的阻抗进行检测的电子回路 系统。(4)电极 40 电极30是用来向夹在其间的柔软感应材料加载电信号的部件。可以是硬质的金 属，也可以是柔软的导电材料。(5)速度信号的检测方法速度信号的检测方法，可以用高频信号加载在两个电极之间，当加速度发生变化 时，检测流过柔软感应材料两个电极之间的高频电流变化的大小，对其进行检波，滤波，放 大等处理来得到速度变化信号。应用例2本发明的第2应用例说明。本发明可以设计成对多方向的加速度进行同时检测的多维速度传感器。图8是本发明的第2个应用例的应用柔软感应材料的多维同时检测速度传感器模 型图。S卩，在柔软感应材料21内部的质量块11和其周边之间设置两组以上的电极。同 时检测两组电极之间的阻抗在不同柔软感应材料形状下变化用来分别作为X方向和Y方向 的速度信号。这样，根据本应用例，可以达到同时在两个方向上检测到速度信号。在信号处理上可以对同一方向上的上下或左右两个信号进行差分处理来达到检 出信号的高精度。并且，对柔软感应材料可以进行预压缩。图的简单说明图1柔软材料中混入的微小螺旋构造的微小空间范围内的示意图。图2柔软材料中混入的微小螺旋构造的微动部分的示意图。图3柔软感应材料变形时混入其中的微小构造体内外压差生产示意图。图4柔软感应材料的微小构造体机械模型示意图。
图5柔软感应材料电气模型图。图6应用混入了微小导电构造体的检测速度系统应用例示意图。图7应用混入了微小导电构造体的发生相对速度变化时应用例示意图。图8应用混入了微小导电构造体的多维同时检测速度系统模型图。符号说明10 相对速度发生机构20 柔软感应材料30 速度检测回路40 电极
50:导线。
权利要求
1.应用混入了微小构造体的柔软材料作为速度传感器感应材料的速度信号的检测方 法。是提供了混入了微小构造体的柔软材料在其形状发生变化时，其形状变化的速度引起 的该柔软材料的电气特性变化的检测方法，并将应用此检测方法检测出的电信号变化作为 加速度信号的检测方法。
2.该速度传感器装置由以下几部分组成a，柔软的高分子橡胶材料；b，混入柔软中的 导电性微小机械构造材料；c，引起柔软材料变形的机构；d，柔软构造体电气特性检测及将 检测出的与柔软构造体变形的速度相关的电信号分离出并将速度信号输出电信号检出模 块。
全文摘要
本发明涉及利用混入了微小构造体的柔软感应材料在其受外界影响发生变形的情况下，及电气特性发生变化，将柔软材料在外界影响下发生的变形的速度变化所引起的相关的电气信号变化检测出用来作为引起柔软材料变形的速度信号的装置及方法。提供了新型的柔软材料作为速度传感器感应材料的速度传感器装置及速度信号的感应检测方法。也就是应用了混入微小构造体的柔软感应材料速度传感器装置及速度感应方法。
文档编号G01P3/42GK102062784SQ20091021250
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者郭松 申请人:无锡千里信步精密机电科技有限公司