[发明专利]多连杆式维间解耦二维无线无源传感器

说明书

本发明公开了一种多连杆式维间解耦二维无线无源传感器，包括传感器承力接头、上部支撑圆筒、上部多连杆连接圆板、弯矩支撑圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部多连杆连接圆板、第一扭矩连接圆板、下部支撑圆筒、第二扭矩连接圆板、扭矩承力轴、扭矩形变片、连接杆、中心连接杆套、扭矩限位杆套和弯矩传递杆。本发明的多连杆式维间解耦二维无线无源传感器能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量和扭转力分量，即对耦合力进行结构解耦；而且不需要连入供电线路或通过有线接口采集数据；可应用在医学领域，人体植入型传感器方向，大大减少传感器植入人体后需在人体中埋线或二次手术的环节。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种多连杆式维间解耦二维无线无源传感器。

背景技术

传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和弹性元件组成。多维力传感器是一种能够同时测量两个方向以上力及力矩信息的测力传感器,广泛应用于机器人、生物工程、工业制造、医疗卫生等领域。

现阶段的二维乃至多维力传感器主要分为电阻应变式、压电式、电容式力传感器，其结构简单、灵敏且精度较高。传感器的构造是在一定形状的弹性元件上粘贴或用其他方法安装应变敏感元件。当力学量作用在弹性元件上时,弹性元件产生变形,应变敏感元件的阻值随之发生变化,接着由变换电路将阻值变化变成电压变化输出,根据电压变化量即可得知力的大小。

但是当传感器在承受扭转应力和弯曲应力的结合时，现有技术中传感器往往通过将应变片组成桥路进行补偿和解耦，在机械结构上并不具备实现扭转应力和弯曲应力的解耦能力。

现有二维/多维传感器，由于必须使用导线连接应变片，即使采用无线电进行信息传递，但电池所含电量有限，故难以实现长期动态监测。

发明内容

本发明目的是提供一种多连杆式维间解耦二维无线无源传感器，其实现了机械解耦，并能够对垂直于轴向的弯曲力与扭转力所形成的耦合力进行测量，分别求解出偶合力中垂直于轴向的弯曲分力和偶合力中的扭转分力的问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种多连杆式维间解耦二维无线无源传感器，其包括传感器承力接头、上部支撑圆筒、上部多连杆连接圆板、弯矩支撑圆板、弯矩承力体、弯矩形变环、下部多连杆连接圆板、第一扭矩连接圆板、下部支撑圆筒、第二扭矩连接圆板、扭矩承力轴、扭矩形变片、连接杆、中心连接杆套、扭矩限位杆套和弯矩传递杆；

所述传感器承力接头通过上部支撑圆筒固定于所述上部多连杆连接圆板；在所述上部支撑圆筒和上部多连杆连接圆板之间固定有弯矩支撑圆板；

所述弯矩支撑圆板沿其轴线方向形成有中心孔，且所述弯矩支撑圆板的上端形成有外倒角面；所述弯矩承力体包括柱体和形成在所述柱体上端的法兰，所述柱体的下端可滑动地插入于所述弯矩支撑圆板的中心孔内，所述柱体和法兰的连接处设置有过渡环，所述过渡环上形成有倾斜的表面；

所述弯矩承力体外部套设有弯矩形变环，所述弯矩形变环的下端与所述外倒角面接触，所述弯矩形变环的上端与所述过渡环的倾斜的表面接触；所述弯矩形变环的外侧壁上粘贴有多个磁致伸缩材料；

所述下部多连杆连接圆板与第二扭矩连接圆板固定，并且在所述下部多连杆连接圆板和第二扭矩连接圆板之间从上至下依次固定有第一扭矩连接圆板和下部支撑圆筒；

所述扭矩承力轴上形成有上法兰部和下法兰部，所述扭矩承力轴的上端穿过所述第一扭矩连接圆板，所述扭矩承力轴的下端穿过所述第二扭矩连接圆板，可转动地设置于所述第一扭矩连接圆板和第二扭矩连接圆板之间；

所述连接杆的上端固定于所述上法兰部上，所述连接杆的下端固定于所述下法兰部上，所述连接杆平行于所述扭矩承力轴的轴线；

所述扭矩形变片的上端固定于所述第一扭矩连接圆板，所述扭矩形变片的下端固定于所述第二扭矩连接圆板，且平行于所述扭矩承力轴的轴线；