[发明专利]一种差动式力敏感传感器

说明书

本发明涉及一种差动式力敏感传感器，两片石英芯片在承载体内部放置位置呈垂直布置，外力通过承载体传导力直接作用于其中一块石英芯片，使石英芯片受到压力，而另外一块石英芯片则因垂直放置而受到拉力，两块石英芯片分别受到拉力和压力，将会产生方向相反的频率变化，形成差动式结构，最终通过检测频率的变化便可实现对力的检测，同时还可减少外界温度的影响。本发明结构具有结构简单，力矩传感精准度及分辨率同步等级高，工业化容易生产，节约产品生产成本等优点。

技术领域

本发明涉及力测试场景、机器人手臂关节运动过程的监测等技术领域，特别是涉及一种差动式力敏感传感器。

背景技术

近些年来，随着制造业越来越往高精尖端发展，各行业如精密机械加工、服务机器人等场景使用接触力的精准度需求将越来越大，对力参数测试量更是需要精准快速地达到设计要求，确保机械力完美精准地完成制造或服务中的任务，要完成此类任务，通常需要高速精准及高分辨率的力敏感单元和控制算法配合完成实现。

控制算法的输入能否实现，关键在于有个高灵敏度的触感信息获得，对于如机器人手臂活动相关力的信息，是完成的机器人动作及准确性最关键因素，过程中一般通过运动路径过程与机器人手臂关节的受力来监控作业场景的状态。

除了目前智能智制造的机器人行业，还有如压力计(仪表)、风力发电设备的监测，比如海上风力发电机，如何感知环境中的风速进行高效合理的发电，当遇到高强度的台风时，风力发电机及时采取保护措施，让设备及时停下来进入安全方案状态免遭损失；而当发电场地风速较小时，发电效率不高时，如何感知让发电机停下来待机，以提高风力发电机的使用寿命，在上述场景过程中都需要力矩测试来监控与反馈，以提高收益与降低成本，力敏感传感器将在非常多的领域起着重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种差动式力敏感传感器，解决现有力敏感类传感器结构繁杂且不好加工制造问题，以及制造成本高，力测试精度及分辨率低，反馈力信息响应慢等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种差动式力敏感传感器，包括上下叠放布置的承载体和下支撑体，所述的承载体内的中部由上往下依次设置有第一石英芯片和第二石英芯片，该第二石英芯片与第一石英芯片呈垂直布置且上下不接触，所述的下支撑体底部设置有振荡IC封装体，该振荡IC封装体、第一石英芯片、第二石英芯片以及下支撑体上设置的线路组成力敏感单元的振荡电路。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的承载体内部由上往下依次设置有上台阶孔、中间通道和下台阶孔，所述的上台阶孔内安装有第一石英芯片，该上台阶孔上端口贯穿承载体上端面，所述的下台阶孔内安装有第二石英芯片，该下台阶孔下端口贯穿承载体下端面。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的上台阶孔前、后两侧的底部与中间通道形成两个上台阶，两个上台阶对应搭载第一石英芯片，所述的下台阶孔前、后两侧的顶部与中间通道形成两个下台阶，两个下台阶对应搭载第二石英芯片。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的上台阶与第一石英芯片之间以及下台阶与第二石英芯片之间采用刚性胶体固定粘合。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的上台阶孔和下台阶孔均为矩形凹槽。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的上台阶孔上端口通过封盖封住。所述的承载体上端开设有嵌槽，所述的封盖安装在嵌槽内。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的线路设置有提供电源输入、频率信号输出的连接接口。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的下支撑体下表面与振荡IC封装体之间采用贴片焊接。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的承载体呈左右对称布置。