[发明专利]一种两维度磁弹性测力传感器

说明书

本发明提供一种两维度磁弹性测力传感器，涉及传感器技术领域。传感器的主体由尺寸相同的多片磁致伸缩材料层叠构成，主体上形成有四个通孔；通过在第一通孔和第三通孔穿绕导线，形成第一组线圈；通过在第二通孔和第四通孔穿绕导线，形成第二组线圈；第一与第二组线圈正交；第一与第二组线圈中的一者用作励磁线圈，另一者用作测量线圈，通过测量线圈输出的感应电动势的大小及相位，确定主体上受到的力的大小和方向；传感器用于感测沿与X方向垂直的方向施加在主体上的力Fy以及用于感测沿与Y方向垂直的方向施加在主体上的力Fx。提供了两维度磁弹性测力传感器，相较传统的单维度测力传感器，可以测量两个维度方向的力值，扩展了传感器的用途。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种两维度磁弹性测力传感器。

背景技术

空间中的自由物体有六个自由度，分别是沿X、Y、Z三个方向轴的移动，和围绕三个方向轴的转动的，因而力也具有六个维度。测力传感器是用于测量力值的传感器，对于单维度的测力传感器，已经发展比较成熟，最为常用的为电阻应变式测力传感器。但是，受测量原理的限制，多维度的测力传感器较少。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种两维度磁弹性测力传感器，以解决传感器的多维度测力问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种两维度磁弹性测力传感器，该传感器的主体由尺寸相同的多片磁致伸缩材料层叠构成，主体上形成有四个通孔，四个通孔的延伸方向与所述多片磁致伸缩材料的延伸平面垂直，四个通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔；通过在第一通孔和第三通孔穿绕导线，以形成第一组线圈；通过在第二通孔和第四通孔穿绕导线，以形成第二组线圈；第一组线圈与第二组线圈正交；

传感器用于感测主体上受到的沿多片磁致伸缩材料的延伸平面施加的力，在传感器感测主体上受到的力时，第一组线圈与第二组线圈中的一者用作励磁线圈，第一组线圈与第二组线圈中的另一者用作测量线圈，通过测量线圈输出的感应电动势的大小及相位，确定主体上受到的力的大小和方向；

假定第一通孔与第二通孔的连线方向为X方向，假定第二通孔与第三通孔的连线方向为Y方向，则传感器用于感测沿与X方向垂直的方向施加在主体上的力Fy以及用于感测沿与Y方向垂直的方向施加在主体上的力Fx。

可选地，第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔各自的中心依次连线构成正方形。

可选地，主体在沿所述多片磁致伸缩材料的延伸平面的外周形状为正方形去除四个角部之后形成的形状，第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔各自的中心依次连线构成的正方形的中心点与外周形状的中心点同心。

可选地，被去除的四个角部的大小相同。

可选地，被去除的四个角部的形状均为以对应角部的顶点为顶点的扇形形状。

可选地，主体的外周形状的任一直线边所在方向分别与X方向或者Y方向平行。

可选地，第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔各自的中心依次连线构成的正方形的边长与外周形状的任一直线边的长度相等。

可选地，在使用传感器测量主体上受到的力时，传感器与外部的二次仪表连接，二次仪表包括：励磁电源、相敏解调模块、信号处理模块；励磁电源与传感器的励磁线圈连接，励磁电源用于给传感器提供预设频率的交流恒流励磁电流；相敏解调模块分别与励磁电源和传感器的测量线圈连接，相敏解调模块用于根据来自励磁电源的参考交流信号对来自测量线圈的测量信号进行解调，以输出经解调的感应电动势；信号处理模块与相敏解调模块连接，信号处理模块用于将经解调的感应电动势变换为力值数据并进行输出。

可选地，根据经解调的感应电动势的相位，确定主体上受到的力的方向。

本发明的有益效果包括：