CN117233425A - 基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，本传感器的底盖和上盖分别扣合于壳体底面和顶面，壳体外壁沿轴向开有长槽，柔性薄膜压敏电阻直角折弯，并且受压段设于底盖中心、折弯段嵌入壳体外壁的长槽，预压弹簧设于上盖中心，质量球上端面设于预压弹簧、下端面为平面并抵靠至柔性薄膜压敏电阻的受压段，预压弹簧和质量球位于壳体内。本传感器通过测量在特定质量块作用力下柔性薄膜压敏电阻值大小，对阻值实时测量及换算进而实现加速度实时检测，满足不同频率及测量范围要求，其结构简单，确保传感器的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器。
背景技术
加速度与力、质量的关系为F＝ma，其中，F是物体所受合力，m是物体质量，a是物体此刻的加速度，当F和m为已知量时，便可以求解出该物体此刻的加速度。
常用的加速度传感器为压电式、压阻式和电容式等。
压电式加速度传感器是利用某些特殊材料在受外力作用时产生相应的电荷信号特性来实加速度测量，此类传感器测量频率范围较宽、量程大、体积小、重量轻、结构简单，但其缺点是谐振频率较高，不适应极低频率的加速度测量和不能进行零频率加速度测量。
电容式传感器是利用电容的工作原理，当传感器内质量块受外力作用时，质量块与固定电极之间的间隙会发生变化，从而产生与受力相应的电容值变化，通过对电容值变化的检测实现加速度的测量。电容式加速度传感器的优点是灵敏度高、零频响应、受环境温度影响小，但其缺点是输入输出关系非线性、量程较小。
压阻式传感器是利用半导体材料受力与阻值变化关系来确定受力大小从而求解加速度，此类传感器频率和量程范围较宽，体积小重量轻，缺点是受温度影响较大，需要进行温度补偿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，本传感器通过测量在特定质量块作用力下柔性薄膜压敏电阻值大小，对阻值实时测量及换算进而实现加速度实时检测，满足不同频率及测量范围要求，其结构简单，确保传感器的测量精度。
为解决上述技术问题，本发明基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器包括壳体、底盖、上盖、柔性薄膜压敏电阻、质量球和预压弹簧，所述底盖和上盖分别扣合于所述壳体底面和顶面，所述壳体外壁沿轴向开有长槽，所述柔性薄膜压敏电阻直角折弯，并且受压段设于所述底盖中心、折弯段嵌入所述壳体外壁的长槽，所述预压弹簧设于所述上盖中心，所述质量球上端面设于所述预压弹簧、下端面为平面并抵靠至所述柔性薄膜压敏电阻的受压段，所述预压弹簧和质量球位于所述壳体内。
进一步，所述上盖设有圆环并同心布置，所述预压弹簧设于所述圆环内。
进一步，所述上盖在所述壳体外壁的长槽位置间隔设有出线孔，所述柔性薄膜压敏电阻的引线经所述出线孔引出到所述壳体外部。
进一步，所述质量球下端面的平面与柔性薄膜压敏电阻受压段的受力面匹配。
进一步，所述柔性薄膜压敏电阻的受压段粘贴于所述底盖中心。
由于本发明基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器采用了上述技术方案，即本传感器的底盖和上盖分别扣合于壳体底面和顶面，壳体外壁沿轴向开有长槽，柔性薄膜压敏电阻直角折弯，并且受压段设于底盖中心、折弯段嵌入壳体外壁的长槽，预压弹簧设于上盖中心，质量球上端面设于预压弹簧、下端面为平面并抵靠至柔性薄膜压敏电阻的受压段，预压弹簧和质量球位于壳体内。本传感器通过测量在特定质量块作用力下柔性薄膜压敏电阻值大小，对阻值实时测量及换算进而实现加速度实时检测，满足不同频率及测量范围要求，其结构简单，确保传感器的测量精度。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器结构示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器包括壳体1、底盖2、上盖3、柔性薄膜压敏电阻4、质量球5和预压弹簧6，所述底盖2和上盖3分别扣合于所述壳体1底面和顶面，所述壳体1外壁沿轴向开有长槽11，所述柔性薄膜压敏电阻4直角折弯，并且受压段41设于所述底盖2中心、折弯段42嵌入所述壳体1外壁的长槽11，所述预压弹簧6设于所述上盖3中心，所述质量球5上端面设于所述预压弹簧6、下端面为平面51并抵靠至所述柔性薄膜压敏电阻4的受压段41，所述预压弹簧6和质量球5位于所述壳体1内。
优选的，所述上盖3设有圆环31并同心布置，所述预压弹簧6设于所述圆环31内。圆环用于限制预压弹簧的径向移动，确保质量球对柔性薄膜压敏电阻的作用力，从而提高传感器的检测精度。
优选的，所述上盖3在所述壳体1外壁的长槽11位置间隔设有出线孔32，所述柔性薄膜压敏电阻4的引线经所述出线孔32引出到所述壳体1外部。
优选的，所述质量球5下端面的平面51与柔性薄膜压敏电阻4受压段41的受力面匹配。
优选的，所述柔性薄膜压敏电阻4的受压段41粘贴于所述底盖2中心。
本传感器的频率范围和量程与质量球质量、预压弹簧的预压力大小、质量球运动摩擦力、柔性薄膜压敏电阻量程以及传感器安装方向相关。不同的安装方向会影响传感器在静态时内部柔性薄膜压敏电阻的输出值；传感器实际使用时应以不同安装方向下的静态电阻值所对应受力F0取为零点值，当传感器受外力作用产生加速运动时，质量球作用于柔性薄膜压敏电阻的力则为质量球与加速度的乘积。质量球瞬时加速度a=F1/m，a为传感器加速度，F1为质量球所受的合力。通过对柔性薄膜压敏电阻值动态的测量与变换，进而得到F1=F-F0以求解出质量球的瞬时加速度和加速度方向。
柔性薄膜压敏电阻值与受力为非线性关系，为提高传感器的测量精度，本传感器在使用时，与之配合的检测电路应具有非线性校正功能，传感器使用前进行非线性校正。
本传感器通过选取不同量程的柔性薄膜压敏电阻、特定质量的质量球和预压弹簧的预压力可以满足不同加速度测量量程和频率的要求。
本传感器具有结构简单、成本低廉、稳定可靠的优点。通过配置预压弹簧的预压力、质量球的质量并配合不同量程的柔性薄膜压敏电阻，可以满足不同频率及测量范围的要求。经实际应用，本传感器在灵敏度方面也表现出了较好的性能，可应用于机械设备的振动检测及冲击力检测。
Claims (5)
1.一种基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，其特征在于：本传感器包括壳体、底盖、上盖、柔性薄膜压敏电阻、质量球和预压弹簧，所述底盖和上盖分别扣合于所述壳体底面和顶面，所述壳体外壁沿轴向开有长槽，所述柔性薄膜压敏电阻直角折弯，并且受压段设于所述底盖中心、折弯段嵌入所述壳体外壁的长槽，所述预压弹簧设于所述上盖中心，所述质量球上端面设于所述预压弹簧、下端面为平面并抵靠至所述柔性薄膜压敏电阻的受压段，所述预压弹簧和质量球位于所述壳体内。
2.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，其特征在于：所述上盖设有圆环并同心布置，所述预压弹簧设于所述圆环内。
3.根据权利要求1或2所述的基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，其特征在于：所述上盖在所述壳体外壁的长槽位置间隔设有出线孔，所述柔性薄膜压敏电阻的引线经所述出线孔引出到所述壳体外部。
4.根据权利要求3所述的基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，其特征在于：所述质量球下端面的平面与柔性薄膜压敏电阻受压段的受力面匹配。
5.根据权利要求3所述的基于柔性薄膜压敏电阻的加速度传感器，其特征在于：所述柔性薄膜压敏电阻的受压段粘贴于所述底盖中心。
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