[发明专利]角微位移传感器

说明书

本发明涉及一种角微位移传感器。本传感器安装在被检测金属钢构弹性角采样部的辅助器上，当被检测金属钢构弹性角受到角外力的作用，使得金属钢构弹性角发生弹性形变的角微位移，该形变的角微位移量通过辅助器、采样部、采样端及连接臂、参考端和连接臂传递给金属弦上。特征在于：一根金属弦(I)的一端被固定在参考端点(A)上，并通过连接臂(C)与采样部(E)的一端相连；金属弦(I)的另一端被固定在可微移动的采样端点(B)上，并通过对应的连接臂(D)与采样部(E)的另一端相连，采样部(E)与辅助器(K)相接。该传感器结构简单、可靠性强、灵敏度高，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别是涉及一种用于钢构弹性角检测的金属弦式脉冲输出型的角微位移传感器。

背景技术

测量角微位移的经典传统方法有两种。其一是电阻应变片式角微位移传感器、其二是电容式角微位移传感器。

1、应变片式角微位移传感器又可以严格地定义为“电阻式半导体角位移传感器”，这种传感器属于无源型半导体器件类，是一种专门用来测量钢构弹性角受力时所发生应变角位移的器件。由于物体受到角外力的作用，产生相应的角形变，电阻应变片式角微位移传感器就可以间接地测量出外力作用在钢构弹性角受力的大小。

电阻应变片式角微位移传感器的测量原理为：电阻应变型角微位移传感器可以作为电阻器来等效，当电阻导体的截面积和电阻率一定时，其电阻值与电阻导体的长度成正比，在无外力的作用下，该电阻应变片式角微位移传感器用一定的电路形式连接后，被牢固紧密地粘贴在被检测的钢构弹性角的测量表面。当这个金属钢构弹性角受到外力的作用时，其金属钢构弹性角就会发生相应几何角度的机械微形变，被牢固紧密粘贴的电阻应变片式角微位移传感器也随之发生几何形变，或拉长变细，或缩短变粗。由于电阻应变片式角微位移传感器的角采样部分，在外力的作用下发生相应角度的微形变时，使得电阻应变片式角微位移传感器内部的半导体晶格发生错位变形，因而使得电阻应变片式角微位移传感器的本体电阻也随着金属钢构弹性角的角微位移量的变换而变化，通过不同电路的连接形式，使得电阻应变片式角微位移传感器的输出电压也随着金属钢构弹性角的角微位移量的变化而变化，从而达到进行金属钢构弹性角的角微变量转化为模拟电压微变量的目的。

电阻应变片型传感器从它的诞生到现在的发展，已有近三十多年的历史，在理想的环境条件下，微角位移电阻应变片型传感器呈现出良好的输出的外特性，因而微角位移应变片型传感器在一些领域中被应用。由于微角位移应变片型传感器材料采用的是半导体材料，其基本物理特性，在某些特殊地场合条件下，有其致命的弱点。其弱点如下：

●电阻应变片式角微位移传感器的核心部分为半导体的硅材料所制，对其温度有较高的灵敏度，因此不适合温度变化跨度较大的场合使用。

●电阻应变片式角微位移传感器为半导体材料合成所制，其机械寿命有限，在连续动态的工况下工作寿命不大于半年。

●在制造电阻应变片式角微位移传感器时，需要用粘接剂将电阻应变片牢固紧密的粘贴在辅助工装件上，在一定程度上影响检测精度。

●对成批产品，该传感器核心部件只能抽样检测，无法对每一个核心部件进行电气参数的检测，因此对每个产品的质量把握是间接所为。

2、电容式角微位移传感器又可以定义为“电容式角微位移传感器”，这种传感器属于无源型器件类，是一种专门用来测量角所发生应变角微位移的器件。由于物体角度受到角外力的作用，将产生相应的角微形变，电容式角微位移传感器就可以间接地测量出角外力作用在物体角受力的大小，以及外力对物体角度作用变化的微变量。

电容式角微位移传感器的测量原理为：电容式角微位移传感器可以作为电容器来等效，在物体被监测角度上设置一对可以进行相对小位移的金属片作为电容器，两个金属片的投影面积或距离是决定该电容容量的重要参数。