基于科里奧利力效應的微型傳感裝置及其組合結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及力檢測傳感器技術領域，具體地，涉及一種基于科里奧利力效應的微 型傳感裝置及其組合結構。
【背景技術】
[0002] 根據牛頓力學的理論，以旋轉體系為參照系，質點的直線運動偏離原有方向的傾 向被歸結為一個外加力的作用，該力即為科里奧利力，并定義為：
【主權項】
1. 一種基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，包括殼體w及設置于殼體內部的質量 體、位移驅動體W及傳感機構，所述殼體作為旋轉體系，其角速度為《，所述質量體在位移 驅動體的驅動作用W及殼體的旋轉作用下相對殼體運動，所述傳感機構用于采集質量體的 磁電轉化信號；其特征在于： 所述質量體采用如下任一種結構： -剛性體W及設置于剛性體內部且與剛性體連為一體的移動磁結構體； -單體結構的移動磁結構體； 所述質量體與位移驅動體之間設有導向支架體，所述質量體與導向支架體之間豎直連 接有至少一個位置約束彈片a,所述位置約束彈片a用于約束質量體的豎直位移。
2. 根據權利要求1所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征在于，所述移 動磁結構體采用永磁體或電磁體。
3. 根據權利要求1所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征在于，所述位 移驅動體包括驅動磁結構體和位移驅動器，所述驅動磁結構體為永磁體，工作狀態下，所述 驅動磁結構體在位移驅動器作用下上下往復運動；或 所述位移驅動體包括驅動磁結構體，所述驅動磁結構體為電磁體，工作狀態下，所述驅 動磁結構體在電流作用下上下往復運動； 所述驅動磁結構體與導向支架體剛性連接。
4. 根據權利要求3所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征在于，所述驅 動磁結構體上設有限位機構，所述限位機構采用如下任一種結構： -彈黃，所述彈黃連接于驅動磁結構體和位移驅動器之間； -位置約束彈片b，所述位置約束彈片b水平連接于驅動磁結構體與殼體之間，用于約 束驅動磁結構體的水平位移。
5. 根據權利要求3所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征在于，所述導 向支架體采用如下任一種結構： -導向支架塊體，所述導向支架塊體的下端設有驅動磁結構體放置腔； -導向支架框體，所述導向支架框體的下端與驅動磁結構體剛性連接； -導向支架桿體a,所述導向支架桿體a包括剛性桿a W及水平設置于剛性桿a上的剛 性梁a,所述剛性桿a的自由端與驅動磁結構體剛性連接。
6. 根據權利要求5所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征在于，所述質 量體的與殼體之間設有導向支架桿體b，所述導向支架桿體b包括剛性桿bW及水平設置于 剛性桿b上的剛性梁b，所述剛性桿b的自由端與殼體之間水平連接有位置約束彈片C，所 述剛性梁b與質量體之間豎直連接有位置約束彈片d。
7. 根據權利要求1所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征在于，還包括 如下任一個或任多個部件： -設置于移動磁結構體和導向支架體之間的滑塊結構； -設置于導向支架體和位移驅動體之間的磁屏蔽結構體。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征 在于，移動磁結構體處的殼體側壁內設有容納腔，所述傳感機構設置于所述容納腔內； 所述傳感機構采用如下任一種結構： -傳感機構包括相互接觸的磁致應變體和力電材料，所述力電材料位于磁致應變體的 上端和/或下端； -傳感機構包括相互接觸的方向異型永磁結構體和力電材料，所述方向異型永磁結構 體采用一個方向異型永磁單體或多個相互接觸的方向異型永磁單體；所述力電材料位于方 向異型永磁結構體的上端和/或下端； -傳感機構包括磁致應變體和力電材料，所述力電材料為薄膜或片體結構，并設置于磁 致應變體的兩側面上，形成夾屯、結構； -傳感機構采用磁巨阻材料體； 所述磁致應變體包括；磁致伸縮材料、磁粒子擺動體、磁力移動體或磁巨阻材料；所述 力電材料包括：壓電材料、壓阻材料或壓磁材料。
9. 根據權利要求1至7中任一項所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其特征 在于，所述傳感機構為力電材料體，所述力電材料體為薄膜或片體結構，并設置于位置約束 彈片a的兩側面上，形成夾屯、結構； 所述力電材料體包括壓電材料膜片或應變材料膜片。
10. -種基于科里奧利力效應的微型傳感裝置的組合結構，其特征在于，包括多個權利 要求1至9中任一項所述的基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，多個基于科里奧利力效 應的微型傳感裝置呈陣列結構組合連接。
【專利摘要】本發明提供了一種基于科里奧利力效應的微型傳感裝置，其中:質量體為移動磁結構體；質量體與位移驅動體之間設有導向支架體，質量體與導向支架體之間連接有至少一個位置約束彈片a，位置約束彈片a用于約束質量體的豎直位移。同時提供了上述傳感裝置的組合結構。本發明基于科里奧利力效應，通過將傳感機構設置于殼體內或者設置于位置約束彈片上，實現裝置的小型化，通過設置位置約束彈片，限制了驅動磁結構體和移動磁結構體的運動方向，實現移動磁結構體的空間運動位置穩定，方便磁電轉化信號的采集，提高傳感精度；提供了多種傳感形式，通過對多種傳感形式得到的信號量值加強平均，傳感精度更高。
【IPC分類】G01D5-12, G01C19-56
【公開號】CN104535056
【申請號】CN201410784796
【發明人】楊斌堂, 楊詣坤
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月16日