一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，包括內球核、外球殼和連接桿，所述連接桿的一端與內球核連接，另一端伸出外球殼與被測對象連接；所述內球核表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝點，所述外球殼的內表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點與彈簧安裝端之間由彈簧連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點與彈簧安裝端之間距有最短的距離；所述外球殼上設置有三個激光器，所述內球核上設置有與激光器對應的PSD傳感器；所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號轉化成扭轉振動狀態量的控制器連接。本發明在靜平衡位置附近具有扭轉準零剛度特性，用此特性方便直接的測量扭轉振動的絕對角位移、角速度。
【專利說明】
一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器
技術領域
[0001]本發明涉及一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，具體應用于對扭轉振動角位移、角速度的測量。
【背景技術】
[0002]在系統識別、系統控制、濾波器設計等方面，通常需要獲得系統的狀態量(位移、速度、加速度等)。目前，一般用陀螺儀或角加速度計來測量角速度和角加速度，對扭轉振動的絕對角位移測量的傳感器還很少見。如果通過對角速度或角加速度積分振動角位移，有時間遲滯和積分誤差帶來的誤差會嚴重惡化測量結果;若使用某些算法和濾波器來估計扭轉振動絕對角位移，因為系統有未知的時間遲滯，會使這些特定的算法和濾波器很難應用在實際中；或通過雷達或激光技術來測量振動角位移，裝置結構復雜、成本高昂、安裝困難，使其很難得到普遍應用。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明公開了一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，該傳感器可適用于很寬頻段上微幅扭轉振動的絕對角位移、角速度的測量，與此同時，該結構具有反應靈敏、結構簡單、抗干擾(平動振動、平動力，偏心安裝)、使用可靠等特點。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，包括內球核、外球殼和連接桿，所述內球核和外球殼同心設置;所述連接桿的一端與內球核連接，另一端伸出外球殼與被測對象連接;所述內球核表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝點，所述外球殼的內表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點與彈簧安裝端之間由彈簧連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點與彈簧安裝端之間距有最短的距離;所述外球殼上的內表面上設置有三個激光器，所述內球核上的外表面上設置有與三個激光器對應的PSD傳感器;所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號轉化成扭轉振動狀態量的控制器連接。
[0005]進一步，還包括安裝支座，安裝支座與連接桿垂直連接，安裝支座的下端與法蘭盤連接，法蘭盤與被測對象垂直連接。
[0006]進一步，所述三個激光器被設置于外球殼的赤道圓周上。
[0007]進一步，其中兩個相鄰的激光器所對應的圓心角為90°。
[0008]進一步，外球殼內表面上的其中四個彈簧安裝端處于同一平面上。
[0009 ]進一步，外球殼內表面上的其他兩個彈簧安裝端關于平面對稱。
[0010]進一步，由其中四個彈簧安裝端與外球殼圍成的圓具有最大的半徑;其他兩個彈簧安裝端與內球核的球心在同一直線上。
[0011 ] 進一步，所述直線垂直于圓。
[0012]進一步，所述連接桿與平面垂直。
[0013]進一步，所述連接桿垂直于平面且連接桿所在的直線通過內球核的球心。
[0014]由于采用了以上技術方案，本發明具以下有益技術效果:
[0015]本發明的一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，通過法蘭盤安裝在被測對象上，安裝方便、使用可靠;該傳感器的結構在靜平衡位置附近具有扭轉準零剛度特性，可以用此特性方便直接的測量扭轉振動的絕對角位移、角速度;整個傳感器的結構簡單，運行穩定，抗干擾(平動振動、平動力，偏心安裝)能力強，可以適用于較寬頻段上微幅扭轉振動的角位移、角速度測量。
【附圖說明】
[0016]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中:
[0017]圖1是本發明一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器的立體結構示意圖；
[0018]圖2是本發明一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器中激光器與PSD傳感器的安裝位置示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述;應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0020]如圖1、2所示，一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，包括內球核1、外球殼4和連接桿2，所述內球核和外球殼同心設置;所述連接桿的一端與內球核連接，另一端伸出外球殼與被測對象連接;所述內球核表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝點，所述外球殼的內表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點與彈簧安裝端之間由彈簧3連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點與彈簧安裝端之間距有最短的距離;所述外球殼上的內表面上設置有三個激光器7、8、9，所述內球核上的外表面上設置有與激光器對應的PSD傳感器12、13、14;所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號轉化成扭轉振動狀態量的控制器連接。
[0021 ]作為對本實施例的改進，還包括安裝支座10，安裝支座與連接桿垂直連接，安裝支座的下端與法蘭盤連接，法蘭盤與被測對象垂直連接。在本實施例中還設置有孔洞5、6，連接桿穿過其中一個孔洞與法蘭盤連接，激光器的電源線束和PSD傳感器的信號線束穿過一另個孔洞。
[0022]作為對本實施例的改進，所述三個激光器被設置于外球殼的赤道圓周上，三個激光器與外球殼圍成的圓具有最大的半徑。
[0023]更優的，其中兩個相鄰的激光器所對應的圓心角為90°。
[0024]作為對本實施例的改進，外球殼內表面上的其中四個彈簧安裝端處于同一平面上。
[0025]更優的，外球殼內表面上的其他兩個彈簧安裝端關于平面對稱。
[0026]作為對本實施例的改進，由其中四個彈簧安裝端與外球殼圍成的平面為圓，該圓具有最大的半徑;其他兩個彈簧安裝端與內球核的球心在同一直線上。
[0027]更優的，所述直線垂直于圓。
[0028]作為對本實施例的改進，所述連接桿與平面垂直。
[0029]更優的，所述連接桿垂直于平面且連接桿所在的直線通過內球核的球心。
[0030]更進一步的是:所述的有內球核、外球殼、彈簧組成的系統在靜平衡位置附近具有扭轉準零剛度特性。通過連接桿傳遞到內球核上的扭轉振動不會傳遞到外球殼上，外球殼一直保持相對靜止，內球核與外球殼的相對扭轉振動可以近似代表被測對象的絕對扭轉振動。
[0031]以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種新型三軸絕對扭轉振動傳感器，其特征在于:包括內球核、外球殼和連接桿，所述內球核和外球殼同心設置;所述連接桿的一端與內球核連接，另一端伸出外球殼與被測對象連接;所述內球核表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝點，所述外球殼的內表面上設置有六個互不接觸的彈簧安裝端，彈簧安裝點與彈簧安裝端之間由彈簧連接，連接同一彈簧的彈簧安裝點與彈簧安裝端之間距有最短的距離;所述外球殼上的內表面上設置有三個激光器，所述內球核上的外表面上設置有與三個激光器對應的PSD傳感器;所述激光器的電源線束和所述PSD傳感器的信號線束通過外球殼與能將PSD傳感器信號轉化成扭轉振動狀態量的控制器連接。2.根據權利要求1所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器，其特征在于:還包括安裝支座，安裝支座與連接桿垂直連接，安裝支座的下端與法蘭盤連接，法蘭盤與被測對象垂直連接。3.根據權利要求1所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器，其特征在于:所述三個激光器被設置于外球殼的赤道圓周上。4.根據權利要求3所述的新三軸絕對扭轉振動傳感器，其特征在于:其中兩個相鄰的激光器所對應的圓心角為90°。5.根據權利要求1所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器結構，其特征在于:外球殼內表面上的其中四個彈簧安裝端處于同一平面上。6.根據權利要求5所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器結構，其特征在于:外球殼內表面上的其他兩個彈簧安裝端關于平面對稱。7.根據權利要求6所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器結構，其特征在于:由其中四個彈簧安裝端與外球殼圍成的圓具有最大的半徑;其他兩個彈簧安裝端與內球核的球心在同一直線上。8.根據權利要求7所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器結構，其特征在于:所述直線垂直于圓。9.根據權利要求5所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器結構，其特征在于:所述連接桿與平面垂直。10.根據權利要求7所述的新型三軸絕對扭轉振動傳感器結構，其特征在于:所述連接桿垂直于平面且連接桿所在的直線通過內球核的球心。
【文檔編號】G01H9/00GK105973453SQ201610588878
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月25日
【發明人】黃偉, 鄧兆祥, 妥吉英, 何劍鋒, 楊攀, 譚濤
【申請人】重慶大學