[发明专利]柔性拉杆式串联维间解耦无线无源传感器

说明书

本发明公开了一种柔性拉杆式维间解耦无线无源传感器，其特征在于，包括轴向力推拉轴、轴向力外端固定板、轴向力转换杆、轴向力转换连杆、轴向力转换连接滑块、轴向力应变片、轴向力外端固定板、轴向力间隔筒、轴向力间隔板、轴向力转换连接滑块、轴向力支撑环、扭矩连接轴、连接内环、扭矩应变片、扭弯连接板、扭矩连接环、应变片连接外环、弯矩上支撑板、弯矩下支撑板、弯矩钢丝绳接头、弯矩轴向拉力支撑板、弯矩应变片、弯矩方向上支撑板、弯矩支撑杆、弯矩方向下支撑板和弯矩方向感应片。本发明能够同时检测出耦合力中的轴向力分量，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。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种柔性拉杆式串联维间解耦无线无源传感器。

背景技术

现阶段的多维乃至六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。然而，这种类型的传感器均采用算法解耦，在耦合力的分离率以及响应精度上依然存在结构性的问题。

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。

当传感器在承受轴向推力、拉力、扭转力以及弯曲力的结合时，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，弯曲应力以及轴向力的解耦能力。

现有多维/六维传感器，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

本发明目的是柔性拉杆式串联维间解耦无线无源传感器，其解决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：一种柔性拉杆式维间解耦无线无源传感器，其包括轴向力推拉轴、轴向力外端固定板、轴向力转换杆、轴向力转换连杆、轴向力转换连接滑块、轴向力应变片、轴向力外端固定板、轴向力间隔筒、轴向力间隔板、轴向力转换连接滑块、轴向力支撑环、扭矩连接轴、连接内环、扭矩应变片、扭弯连接板、扭矩连接环、应变片连接外环、弯矩上支撑板、弯矩下支撑板、弯矩钢丝绳接头、弯矩轴向拉力支撑板、弯矩应变片、弯矩方向上支撑板、弯矩支撑杆、弯矩方向下支撑板和弯矩方向感应片；

所述轴向力推拉轴开设有贯穿所述轴向力推拉轴的轴向通孔；所述轴向力推拉轴可滑动地设置于所述轴向力外端固定板的中心通孔内；

所述轴向力推拉轴的下部的横截面为非圆形，所述轴向力转换杆的中心位置开设有与所述轴向力推拉轴的下端形状相同的通孔；所述轴向力推拉轴的下端插入在所述轴向力转换杆中；

所述轴向力推拉轴上沿垂直于所述轴向力推拉轴的轴线方向开设有安装孔；所述轴向力转换杆上与所述安装孔对应的位置开设有通孔，销钉穿过所述轴向力转换杆的通孔和轴向力推拉轴的通孔，将所述轴向力转换杆和轴向力推拉轴固定在一起；

所述轴向力转换杆的两端均铰接有轴向力转换连杆；所述轴向力转换连杆的下端铰接轴向力转换连接滑块；所述轴向力应变片的两端分别安装在两个轴向力转换连接滑块上；所述轴向力应变片上粘贴有磁致伸缩材料；

所述轴向力外端固定板固定于所述轴向力间隔筒的上端，所述轴向力间隔筒内形成有轴向力间隔板，在所述轴向力间隔板上沿其径向开设有长条形槽，所述轴向力转换连接滑块可滑动地设置于所述长条形槽内；

所述轴向力间隔筒的下端固定有轴向力支撑环和扭矩连接轴，并且所述轴向力支撑环位于所述扭矩连接轴的上方；

所述连接内环套设于所述扭矩连接轴；所述连接内环的中心孔截面为非圆形，所述扭矩连接轴与所述连接内环配合的部位的横截面与所述连接内环的中心孔截面的形状相同；