[发明专利]一种二维倾角传感器

说明书

技术领域 

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种用于姿态监测和控制的二维倾角传感器。 

背景技术

 倾角传感器是一种用于姿态监测和控制的传感器，在卫星、导弹、坦克、火炮、飞机、汽车、舰船、地质石油勘探、建筑施工、机器人的陆地和水下作业等各种军事及民用领域有极为广泛的应用。传统的倾角传感器大都只能检测一维的角度变化，并且尺寸较大，不适用于对体积和重量有一定限制的领域。在能实现检测二维角度变化的倾角传感器中，单建华等提出了一种硅微机械两维倾角传感器芯片及制作方法，并向国家知识产权局申请了发明专利，申请号CN200610098136。该硅微机械两维倾角传感器由一个可动的蝶形质量块、成“十”字型结构的四个硅应变梁以及具有过载限位保护功能的硼硅玻璃衬底构成。该传感器芯片能同时检测出绕X和Y两个方向的倾角变化。每个单晶硅应变梁在敏感位置布置两个压阻敏感电阻，对应两个梁上的四个敏感电阻构成全桥输出，检测倾角变化。

但是上述传感器需要采用半导体技术进行制作，工艺复杂，成本高昂。

发明内容

本发明的目的是研制出一种制作工艺更简单、成本更低的二维倾角传感器。 

本发明的技术方案是：一种二维倾角传感器，所述传感器包括基板，电极，质量块，压敏电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外围电路；所述质量块为均匀质地的中心对称结构，具有一定厚度，居中开设形成一个呈中心对称的“十”字型空腔结构以及一个呈中心对称的蝶形空腔结构，所述“十”字型空腔结构和蝶形空腔结构互相连通，并且所述两个空腔的中心点与所述质量块的中心点重合设置；所述“十”字型空腔结构与所述蝶形空腔结构连通后形成L1、L 2、L3、L4四个相对于所述质量块中心点对称分布的区段；所述的压敏电阻R1、R2布置在所述质量块区段L1底面的两端，压敏电阻R3、R4布置在所述质量块区段L2底面的两端，压敏电阻R5、R6布置在所述质量块区段L3底面的两端，压敏电阻R7、R8布置在所述质量块区段L4底面的两端；所述“十”字型空腔结构以及所述蝶形空腔结构内封装可流动的液体；压敏电阻R1、R2、R3、R4组成一个全桥电路，检测绕Y方向的倾角，压敏电阻R5、R6、R7、R8组成另一个全桥电路，检测绕X方向的倾角；所述电极设置在所述基板与所述质量块相对的面上并分别与压敏电阻电连接，把电信号传到外围电路。

进一步地，所述的蝶形空腔的形状不限制于具有方形棱角。

进一步地，所述外围电路设置在所述基板上。

进一步地，所述基板为印刷电路板。 

进一步地，所述质量块的材质为塑料。

进一步地，所述可流动的液体为水或者液态金属。

本发明的有益效果是：利用具有液体空腔的质量块和压敏电阻测量二维倾角，制作工艺简单，成本低廉。

附图说明

图1是本发明二维倾角传感器结构侧视示意图； 

图2是本发明二维倾角传感器结构俯视示意图。

图中，1为基板，2为质量块，3为电极，4为空腔（包括“十”字型空腔结构和蝶形空腔结构）。  

具体实施方式

下面结合附图1、2对本发明的实施例作进一步解释： 

本发明的二维倾角传感器，包括基板，电极，质量块，压敏电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外围电路；所述质量块为均匀质地的中心对称结构，具有一定厚度，居中开设形成一个呈中心对称的“十”字型空腔结构以及一个呈中心对称的蝶形空腔结构，所述“十”字型空腔结构和蝶形空腔结构互相连通，并且所述两个空腔的中心点与所述质量块的中心点重合设置；所述“十”字型空腔结构与所述蝶形空腔结构连通后形成L1、L 2、L3、L4四个相对于所述质量块中心点对称分布的区段；所述的压敏电阻R1、R2布置在所述质量块区段L1底面的两端，压敏电阻R3、R4布置在所述质量块区段L2底面的两端，压敏电阻R5、R6布置在所述质量块区段L3底面的两端，压敏电阻R7、R8布置在所述质量块区段L4底面的两端；所述“十”字型空腔结构以及所述蝶形空腔结构内封装可流动的液体；压敏电阻R1、R2、R3、R4组成一个全桥电路，检测绕Y方向的倾角，压敏电阻R5、R6、R7、R8组成另一个全桥电路，检测绕X方向的倾角；所述电极设置在所述基板与所述质量块相对的面上并分别与压敏电阻电连接，把电信号传到外围电路。

所述的蝶形空腔的形状不限制于具有方形棱角，比如利于液体流动的圆角。

所述外围电路设置在所述基板上。