[发明专利]联轴器式维间解耦三维无线无源传感器

说明书

本发明公开了一种联轴器式维间解耦三维无线无源传感器，其包括上部弯力承力接头、上部拉压承力接头、上部拉压固定销、上部弯力固定销、第一联轴器、上部连接螺纹杆、第二联轴器、拉压承力体、中部刚性固定板、中部支撑套筒、上部固定结构体、中部弯矩承载结构体、下部刚性固定板、下部固定套筒、上部弯矩传导螺纹杆和扭矩检测组件。本发明的联轴器式维间解耦三维无线无源传感器，能够同时检测出耦合力中的弯曲力分量、扭转力分量和拉压力分量，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；应用在机床、生物以及医学领域，可大大减少传感器输出数据时需要繁多的有线传输的问题，也大大促进了信息传递的简易性。

技术领域

本发明涉及一种联轴器式维间解耦三维无线无源传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

传感器是一种能感受规定的被测量并且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可以同时检测三个方向及以上力和力矩信息的测力传感器，广泛应用于机器人、工业制造、医疗卫生以及生物工程等领域。

现阶段的三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。当力作用在传感器上时，传感器内的弹性元件发生变形，同时安装在其上面的应变敏感元件也发生变形，应变敏感元件的阻值随之变化，接着由变换电路将阻值变化变换成电压变化输出，由此可以根据电压变化量来确定力的大小。

但是就现有的技术而言，对于当传感器同时承受扭转应力、弯曲应力以及拉压应力的情况时，现在的解决方法往往是通过将应变片组成桥路进行补偿以及解耦，在机械结构上并不具备实现扭转应力、弯曲应力以及拉压应力的解耦能力。

现有三维/多维传感器，由于其本身的结构特性，要求必须使用导线实时监测电压变化，即使使用无线电进行信息传递，但是其电池所含容量有限，故无法实现无限无源的长期动态监测信号变化。

发明内容

本发明目的是提供一种联轴器式维间解耦三维无线无源传感器，其解决了上述技术问题中的至少一个。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种联轴器式维间解耦三维无线无源传感器，其包括上部弯力承力接头、上部拉压承力接头、上部拉压固定销、上部弯力固定销、第一联轴器、上部连接螺纹杆、第二联轴器、拉压承力体、中部刚性固定板、中部支撑套筒、上部固定结构体、中部弯矩承载结构体、下部刚性固定板、下部固定套筒、上部弯矩传导螺纹杆和扭矩检测组件；

所述上部弯力承力接头沿所述上部弯力承力接头的轴向开设有中心孔；所述上部弯力承力接头上沿径向开设有贯通所述上部弯力承力接头的第一通孔；所述上部弯力承力接头上还沿轴向开设有多个贯通所述上部弯力承力接头的第二通孔；

所述上部拉压承力接头可滑动地设置于所述上部弯力承力接头的中心孔内；所述上部拉压承力接头上沿所述上部拉压承力接头的径向开设有第一导向滑槽和第二导向滑槽；

所述上部拉压固定销可滑动地设置于所述第一导向滑槽内，所述上部弯力固定销可滑动地设置于所述第二导向滑槽内；

所述第一联轴器的上端沿所述第一联轴器径向开设有第三通孔；所述上部拉压固定销的两端固定在所述第一通孔内；所述上部弯力固定销的两端固定在所述第三通孔内；所述上部拉压固定销和所述上部弯力固定销相垂直；

所述上部拉压承力接头的下端固定有上部连接螺纹杆，所述第二联轴器的上端固定于所述上部连接螺纹杆的下端；所述第二联轴器的下端固定于所述拉压承力体的上端，所述拉压承力体的下端固定于所述中部刚性固定板上；所述拉压承力体上粘贴有磁致伸缩材料；

所述中部刚性固定板上设置有中部支撑套筒，所述中部支撑套筒的上端固定有中部拉压固定体；