专利名称：全方位倾斜加速度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，更详细的讲是一种机械位移传感器。
目前机械位移传感器有多种结构形式，其中《实用电子文摘》87年2期〈总17期〉第19页给出了一种“伺服加速度传感器”。该传感器是由振子(即重锤)，支承振子的轴承，对振子施加转矩的转矩计，检测振子位移量的位移检测器，放大位移检测器来的信号并将电流输到转矩计的伺服放大器等几部分组成。正常情况下，振子处于垂直位置，当振子发生位移，其位移量的改变由位移检测器测出，经伺服放大器放大后，成为与位移量成正比的电流输出到转矩计中，转矩计产生与该力成正比的转矩，直到将重锤推回到与力平衡的位置，然后通过测定转矩计中的电流来测出振子的加速度或振子的摆动位移量。这种传感器仅能检测一维空间的倾斜信号和振动，监测面窄，对于三维全方位空间的监测只能靠增加传感器的数量来完成。特别是在报警电路中，被控物体在超低频震动或者向任何方位倾斜时，仅要求传感器输出电信号，不需要伺服加速度传感器那样的繁琐系统，在这种情况下，采用伺服加速度传感器成本太高。
本实用新型的目的是针对防盗装置的特殊要求，提供一种结构简单，造价低廉的全方位倾斜加速度传感器。
为达到上述目的，本实用新型采用
图1所示的技术解决方案，即在支承体1中装有两根摆杆4、5，摆杆4左端有轴承3支承，右端悬浮，摆杆5右端有轴承9支承，左端悬浮，摆杆4、5的悬浮部分由连杆10联接，且摆杆4上带有条形滑槽4″与连杆10呈滑动配合，使摆杆4、5能绕各自的支承端旋转；摆杆4左端支承轴上装有扭簧2，给摆杆4悬浮部分一个向上的扭力，扭力的大小与摆杆4、5和连杆10在静态下形成的合成重力矩相等；在摆杆5上面装有动触点6，在动触点6上方装有静触点7。从上述结构可见，本实用新型在静态时，扭簧2的扭力与摆杆4、5和连杆10形成的合成重力矩大小相等、方向相反，处于平衡状态。当本传感器振动或姿态变化时，摆杆4、5和连杆10的合成重力矩必然发生变化，破坏力的平衡关系，使摆杆4、5发生摆动或者向上位移，使动静触点6、7触合，送出方波或阶跃波信号。
为增加本传感器的传感灵敏度和装配精度，本传感器的摆杆4、5由比重大的金属作成或者在摆杆4(或者摆杆5或者摆杆4、5)的悬浮端镶有比重大的金属块4′。摆杆4、5的支承轴承3、9为轴尖支承(即仪表上采用的轴承)，且轴尖支承3、9装在一个平面上，扭簧2套装在轴尖支承3的杆上。在平衡状态下，摆杆4、5的轴线要超出轴承3、9的连线，且摆杆4的轴线最好与轴承3、9的连线呈0～15°的夹角。连杆10前端向外伸出，有活动定位板11，它上部带有U形开口槽，当不需要传感器工作时，活动定位板11上的U形开口槽与连杆10的伸出部分配合，使摆杆4、5定位。
为增加传感可靠性，可在摆杆5的下面和下方再装置一对动、静触点，与摆杆5的上面和上方的动、静触点6、7并联。
本传感器的扭簧2的作用是使摆杆4、5的悬浮部分在设定姿态时处于平衡，起到这一作用的元件并不限于扭簧2一种，如在扭簧2的位置上装置转矩计或者在摆杆4上装置拉簧，均可取代扭簧2，因此本传感器中的扭簧2只是一个代表性元件。本传感器的信号输出也不限于上述一种形式，见图2，是采用干式舌簧管来产生传感信号，即把一块永磁体12镶入摆杆4的右端(该端位移量最大)，在永磁体12的侧上方装置一干式舌簧管13作为电信号的输出元件，当永磁体12随摆杆4上、下摆动，靠近或远离干式舌簧管13时，使干式舌簧管13中的触片闭合或断开，送出电信号。采用这种结构形式时，本传感器系统全部采用非磁性材料，以防止构件磁化，影响灵敏度。图2中的干式舌簧管13也可以改为霍尔元件。图1中的螺旋导线8与触点6相连通，其主要作用是将电信号输送到传感系统之外。
若需本传感器定量检测，即检测倾斜量或振幅的大小时，可采用金属检测器或接近开关的原理来获取检测信号，即把一个电感线圈L或霍尔元件安装在图2中干式舌簧管13的位置(用电感线圈时摆杆4上装置金属块，用霍尔元件时摆杆4上装置永磁体12)，当金属块或永磁体12随摆杆4摆动，接近或者远离电感线圈L或者霍尔元件时，电感线圈的电感量或霍尔元件参数将发生与位移量成正比的变化，只要检测出它的变化量就间接的测出振幅的大小或者倾斜量，图3就给出了这样一套定量检测装置方框图。图中可见，装置在摆杆4右端侧上方的电感线圈L为LC振荡电路15的支路，当电感线圈L的电感量变化，LC振荡电路中的频率也随之同步变化，用频率计16测出它的变化量就实现了定量检测。如果在LC振荡电路15中加入一级鉴频电路17，则可以用电压表14检测鉴频电路中电压变化来实现定量检测。若需要被检测信号达到某一量级时能控制某一执行机构(如警报器)20工作，则在鉴频电路17后边加入一级比较电路18和放大电路19，用比较电路18的输出经放大电路19放大带动执行机构20工作。
上述定量检测装置中，也可以用电容C来获取检测信号，即把摆杆4(或摆杆5)作为电容C的一个极板，电容C的另一个极板固定在摆杆4的一侧，只要摆杆4发生摆动，电容C的容量就发生变化，LC振荡电路中的频率也同步变化，定量检测方法与上面阐述的相同。
本传感器力的平衡系统是由不受重力影响的扭簧扭力与摆杆4、5及连杆10形成的合成重力矩组成。任何能引起摆杆4、5及连杆10重力矩变化的物理量都能破坏力的平衡关系，使传感器进行传感工作。因此本传感器传感灵敏度高，监测面广，而且监测方位的灵敏度还有区分，垂直方向的振动敏感性最强，倾斜次之，水平振动又次之，这一特点能很好的适应不同场合的传感需要，如静止物体与运动物体对各种信号要求不同，作业机械的姿态控制各向灵敏度要求也有区别。本传感器不受环境噪声和高频振动的影响，可以应用到水平仪和地震预测中。本传感器结构简单，成本低廉，既适合定性控制，又能定量检测。
图1是本实用新型的原理图(斜视图)。
图2是本实用新型干式舌簧管式传感器原理图(斜视图)。
图3是本实用新型定量检测装置方块图。
图4是本实用新型实施例主视图。
图5是图4的A－A剖视图。
图6是图5的B－B剖视图。
图7是图5的I局部视图(放大)。
图8是图4的C向视图。
现结合图5给出的实施例对本实用新型作出进一步的说明。图中可见，本实施例中的支承体1为上、下壳扣合而成的箱体，摆杆4、5均由金属制成，其中摆杆4的轴线与轴承3、9的连线呈5°的夹角，并在悬浮端镶有铅块4′。摆杆4、5的支承轴承3、9为轴尖支承，轴承座23、25与箱体1的后壁呈螺纹配合紧固。轴承座26与箱体1前壁呈螺纹配合，且外端配合有螺母27，使轴承座26能轴向移动以调整轴尖支承9与它的配合间隙。轴承座30带有螺纹和键槽33，它与箱体1前壁呈滑动配合，且在箱体1内的部分装有由内舌有耳止动垫圈28和螺母32组成的扭簧扭力调节装置；箱体1外的部分装有内舌止动垫圈29和螺母31，垫圈28、29的内舌插入轴承座30的键槽33中。扭簧2装在轴尖支承3上，它一端由摆杆4上的凸起24别住，另一端由垫圈28的耳28′别住，给摆杆4一个向上的扭力。旋转螺母31、32可轴向移动轴承座30，调节它与轴尖支承3的配合间隙。以相对方向旋紧螺母31、32，可以通过垫圈28、29提供足够的摩擦力使轴承座30与箱体1的前壁连接在一起。从箱体1外转动轴承座30，垫圈28的耳28′也随之转动，就可以调整扭簧2的扭力。连杆10与摆杆5固定在一起，它的后端插入摆杆4上的条形滑槽4″中，前端通过箱体1的前壁通孔21伸出。动触点6是在摆杆5上加工出的弧形部分，并在该部分镀银。静触点7呈杆形，表面镀银，用螺母22紧固在箱体1的前壁上，且有绝缘管35和绝缘垫圈36、37与箱体1绝缘。在静触点7的外端装有焊34以准备接导线用。由于摆杆5为金属，因此螺旋导线8直接焊在摆杆5上，它通过摆杆5与静触点6相连通。
权利要求1.一种全方位倾斜加速度传感器，其特征在于在支承体1中装有两根摆杆4、5，摆杆4左端有轴承3支承，右端悬浮，摆杆5右端有轴承9支承，左端悬浮；摆杆4、5的悬浮部分由连杆10联接，且摆杆4上带有条形滑槽4″与连杆10呈滑动配合；摆杆4左端支承轴上装有扭簧2，给摆杆悬浮部分一个向上的扭力，扭力的大小与摆杆4、5和连杆10形成的合成重力矩相等；在摆杆5上面装有动触点6，在动触点6的上方装有静触点7。
2.根据权利要求1所述的全方位倾斜加速度传感器，其特征在于摆杆4、5由比重大的金属作成或者在摆杆4的悬浮端镶有比重大的金属块4′。
3.根据权利要求1所述的全方位倾斜加速度传感器，其特征在于摆杆4、5的支承轴承3、9为轴尖支承，且轴尖支承3、9在一个平面上，扭簧2套装在轴尖支承3的杆上。
4.根据权利要求1、3所述的全方位倾斜加速度传感器，其特征是摆杆4、5的轴线超出轴承3、9的连线，且摆杆4的轴线与轴承3、9的连线呈0～15°的夹角。
5.根据权利要求1所述的全方位倾斜加速度传感器，其特征在于连杆10前端向外伸出，有活动定位板11，它上部带有能与连杆10伸出部分相配合的U形开口槽。
6.根据权利要求1所述的全方位倾斜加速度传感器，其特征在于摆杆5的下面和下方装有动、静触点与摆杆5上面和上方的动、静触点6、7并联。
7.根据权利要求1所述的全方位倾斜加速度传感器，其特征在于在摆杆4的右端镶有永磁体12，在永磁体12的侧上方装有传感信号产生元件干式舌簧管(或霍尔元件)13，且传感器系统全部采用非磁性材料制作。
专利摘要全方位倾斜加速度传感器属于机械位移传感器。它有二根摆杆，一根左端有支承右端悬浮，另一根反之。二根摆杆的悬浮部分由连杆联接，且它们形成的合成重力矩由装在其中一根摆杆支承端的扭簧扭力来平衡。在一根摆杆上有动触点，动触点上方装有静触点。本传感器，由于扭簧的扭力与重力无关，因此任何能改变二根摆杆和连杆合成重力矩变化的物理量都破坏力的平衡关系，使传感器工作，故本传感器灵敏度高，监测面广，且结构简单，成本低。
文档编号G01B5/02GK2099954SQ91211208
公开日1992年3月25日 申请日期1991年2月1日 优先权日1991年2月1日
发明者陈金本 申请人:陈金本