[发明专利]一种类旋转变压器的倾角传感器

说明书

本发明涉及一种类旋转变压器的倾角传感器，包括敏感结构和壳体；所述敏感结构包括第一接受极板、发射极板和第二接受极板，所述第一接受极板、发射极板和第二接受极板顺序依次间隔堆叠形成类似三明治结构并放置于所述壳体内，所述第一接受极板、发射极板和第二接受极板大小相同且相邻两所述极板之间间距相同，所述第一接受极板、第二接受极板和壳体构成封闭圆柱空间；所述封闭圆柱空间内密封设置有电介质液体，在任意角度下，所述电介质液体液面与三块所述极板的中心重合。本发明提出变电极面积差动电容式倾角敏感器件结构，灵敏度高，动态范围宽，频率响应特性好，成本低廉，可以在测试领域中的倾角传感和测试仪器测量中广泛应用。

技术领域

本发明是关于一种倾角传感器，特别是关于一种类旋转变压器的倾角传感器。

背景技术

倾角传感器是将相对于基准面的倾角或倾角变化转换为与之对应的电信号输出，以求出对应倾角值。倾角传感器主要包括敏感结构、解调电路和补偿算法。现有倾角传感器敏感结构主要有固体摆锤式、液体摆式和气体摆式倾角传感器。现有三种倾角传感器都不同程度地存在一些问题，例如液体摆式倾角传感器的动态范围窄，动态响应频率低，而固体摆锤式倾角传感器结构工艺复杂，并且抗强冲击和振动的能力差。气体摆式倾角传感器的敏感质量是气体，气体运动控制较为复杂，影响其运动的因素较多，其精度无法达到军用武器系统的要求。

目前电容式倾角传感的敏感结构大都是通过在直径方向来细分电极，通过检测电容实现对倾角的检测，这种方法原理简单，但是存在测量死区，无法实现0～360度的全量程测量。而且，现有传感器和方法在工程应用领域中有许多局限性，如对工厂环境的适应性，工频干扰的抑制等，为需要高速采集，计算周期长、功耗高等。

随着精密制造技术的发展，己有的高精度倾角传感器不能满足准确度要求，研究分辨力更高的性能更好的智能高精度倾角传感器具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种全量程的类旋转变压器的倾角传感器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种类旋转变压器的倾角传感器，包括敏感结构和壳体；所述敏感结构包括第一接受极板、发射极板和第二接受极板；所述第一接受极板、发射极板和第二接受极板顺序依次间隔堆叠形成类似三明治结构并放置于所述壳体内，所述第一接受极板、发射极板和第二接受极板大小相同且相邻两所述极板之间间距相同，所述第一接受极板、第二接受极板和壳体构成封闭圆柱空间；所述封闭圆柱空间内设置有电介质液体，在任意角度下，所述电介质液体液面与三块所述极板中心重合。

所述的倾角传感器，优选地，所述发射极板采用双面圆环状结构，每一面所述圆环状结构均包括第一内外保护电极，所述第一内外保护电极之间设置为发射电极。

所述的倾角传感器，优选地，所述第一接受极板和第二接受极板均采用圆环状结构，所述第一接受极板顶部和第二接受极板底部均采用玻璃密封。

所述的倾角传感器，优选地，所述第一接受极板包括第二内外保护电极，所述第二内外保护电极之间依次设置第一接受电极、第二接受电极和第三接受电极，所述第一接受电极和第三接受电极相互连接与所述发射极板构成平行极板电容C1，所述第二接受电极和发射极板构成平行极板电容C2；其中，三个所述接受电极分别被两个偏心圆沿着X轴方向分割形成，两个偏心圆分别为：

式中，a表示两个偏心圆的偏心距，r₁表示第一偏心圆的半径，r₂表示第二偏心圆的半径，其中，X轴与待测量的倾角面平行，Y轴与待测量的倾角面垂直。