專利名稱：Sdg型三維應變傳感器(系列結構設計)的制作方法
SDG型三維應變傳感器(系列結構設計)
該發(fā)明是一種SDG型三維應變傳感器。 目前，眾人均在想，有關地震、滑坡及橋梁、建筑物、礦窯、工程結構、構件、堆放材料等受力突變現象，應當施行早期監(jiān)測。而短缺這種實用技術。這里提供出這種SDG型三維應變傳感器。 該傳感器專用于監(jiān)測地球深層、橋梁、建筑物、礦窯、堆放材料、車輛、飛行物等承受應力(意指壓力、拉力、剪力、彎矩、滾動)的狀態(tài)。也屬于廣泛普通位角傳感器。具有體積適可、成品低、精度高、分辯率高，反應速度快、應用范圍廣等優(yōu)點。 有關該項目的構想，就是某種傳感器，具有在一定的承受應力強度條件下，當受到任何一個方向角度位置的外力應變時，隨即產生出相應的電訊號數據之功能。實施方案為 先選取一個內直徑為4，厚壁為d。的絕緣質內壁為空圓球Mp要求能承受一定的
應力強度和適當的彈性。在其內壁上適當地分布一些電極(稱為外端電極片DpD2......)。
再選取一個導電性空圓球M^外直徑為4，作為一個內端電極D。。令球Mi的圓心和球12圓心相重合狀態(tài)。再在球M工內壁與球M2外壁之間注入適量(導體性的或者電阻性的、介電性的)液體。加裝入電路、電源、顯示系統即成為這種傳感器。 該傳感器應用范圍廣。在傳感器的結構設計上，應隨使用環(huán)境條件而變化。考慮到設計和生產及模具等之利，采用了結構主體的幾何型式不變，而傳感器體積規(guī)格可以按照一個標準比例尺寸調整。具體做法是把該種傳感器的幾何型式歸化為兩個直徑不同的空圓球的圓心(V02，約束一個圓心點0。外殼體空圓球Mi內壁直徑為d"空圓球M2外直徑為4，球Mi內壁與球M2外壁之間距為d3，即中心點為0二0,02，尺寸調整條件為K" :d2 :d3)，
K是調整系數。外殼體球M工內壁為絕緣質，球M2為導電質，外端電極片Di(DpD2......)與
外殼體M工內壁為連續(xù)面。外端電極片具體分布數目、形狀及面積、曲邊尺寸均由所需確定。
現在參考圖，說明一個外端電極為三片的傳感器結構設計方案和具體做法為
(1)

圖1、圖2、圖3分別是該傳感器俯視圖、立剖圖、符號。 (2)空圓球M工是該傳感器外殼體，內直徑為4，壁厚度為d。，內壁中分布有外端電極DpD2、D3。 (3)M2是導電性空圓球。功能有二個，一為內端電極D。，二為在內腔填入溫度補償
Rt和導熱材料。 (4)S是液體。 (5) M3、小表示Mi與球M2的聯接管和接口 。
再看有關實施內容 (1)設計過程中該傳感器處在自然靜狀態(tài)。外殼體球M工圓心與球M2圓心相重合0點。在O點水平面(X、Y)和垂線Z構成X-Y-Z正交座標系統。結構設計幾何尺寸單位為mm，比例系數K = 1。 (2)外殼體球Mi的內直徑&為40mm，球M2的外直徑d2為10mm，球內壁與球M2間距d3為15mm，其比例尺寸為K(4 : d2 : d3) = 40mm : 10mm : 15mm。
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(3)外端電極片Dp^、D3與球M工內壁為連續(xù)面。為顧及有關電路和顯示系統，把電極D" D2、 D3選取為面積相等，對應邊相等，并且?guī)缀涡问綄τ诖咕€軸Z三對稱。
(4)從俯視圖計得，每個電極板DpD2、D3在一個水平面中的弧邊長度1^與相鄰電極片邊距弧長度為L2。即:1^ (電極)=L2 (絕緣)山L2.(均隔6段)，從立剖圖2中計
得電極Dp d2、 d3的每個曲邊中線長度<formula>formula see original document page 4</formula>
(5)為確保傳感器中心0點的相對不變性，除了支撐管M3之外，適當加入加強絕緣質支撐，其條件為&《K2分別是外殼體M工彈性系數，支撐的彈性系數。
為確保外殼體內壁電極板DpD2、D3內端電極球D。面及液體S關系的連續(xù)性，應有液體S水平面低于0點處的水平面1. 5mm。
權利要求
SDG型三維應變傳感器的原理，就是在外殼體M1容許承受應力強度條件下，外力作用于外殼體時，將隨著外殼體材料的彈性系數而產生不同的形變，則產生出外殼體內壁電極片Dj、液體S、導電球M2外壁電板面D0之間相對位移，即可能夠轉化為電參量。在傳感器的結構設計上，應隨使用的環(huán)境條件而變化。這里采用了結構主體的幾何型式不變，而傳感器體積規(guī)格可以按照一個標準比例尺寸調整。具體做法是把該種傳感器的幾何型式歸化為兩個直徑不同的空圓球的圓心01、02，約束一個圓心點0。外殼體空圓球M1內壁直徑為d1，空圓球M2外直徑為d2，球M1內壁與球M2外壁之間距為d3，即中心點為O＝O1+O2，尺寸調整條件為K(d1∶d2∶d3)，K是調整系數。外殼體球M1內壁為絕緣質，球M2為導電質，外端電極片Di(D1、D2......)與外殼體M1內壁為連續(xù)面。外端電極片具體分布數目、形狀及面積、曲邊尺寸均由所需確定。
2. 依據權利要求l，一個外端電極為三片的傳感器結構設計方案和具體做法為(1) 設計過程中該傳感器處在自然靜狀態(tài)。外殼體球M工圓心與球12圓心相重合O點。 在0點水平面(X、Y)和垂線Z構成X-Y-Z正交座標系統。結構設計幾何尺寸單位為mm，比 例系數K = 1。(2) 外殼體球Mi的內直徑&為40mm，球M2的外直徑d2為10mm，球內壁與球M2間距 d3為15mm，其比例尺寸為K" : d2 : d3) = 40mm : 10mm : 15mm。(3) 外端電極片D^D2、D3與球M工內壁為連續(xù)面。為顧及有關電路和顯示系統，把電極 Dp D2、 D3選取為面積相等，對應邊相等，并且?guī)缀涡问綄τ诖咕€軸Z三對稱。(4) 從俯視圖計得，每個電極板Dp^、D3在一個水平面中的弧邊長度1^與相鄰電極片 邊距弧長度為L"即:M電極)二L2(絕緣)山:L2...(均隔6段)，從立剖圖2中計得:電極Dpd2、d3的每個曲邊中線長度1^3=+丌d尸丌(mm)。(5) 為確保傳感器中心0點的相對不變性，除了支撐管M3之外，適當加入加強絕緣質支 撐，其條件為&《K2分別是外殼體M工彈性系數，支撐的彈性系數。為確保外殼體內壁電極板Dp D2、 D3內端電極球D。面及液體S關系的連續(xù)性，應有液 體S水平面低于0點處的水平面1. 5mm。
全文摘要
該發(fā)明是一種SDG型三維應變傳感器。有關地震、滑坡及橋梁、建筑物、礦窯、工程結構、構件、堆放材料等受力突變現象，應當施行早期監(jiān)測。而短缺這種實用技術。這里提供這種SDG型三維應變傳感器。該傳感器專用于監(jiān)測地球深層、橋梁、建筑物、礦窯、堆放材料、車輛、飛行物等承受應力(意指壓力、拉力、剪力、彎矩、滾動)的狀態(tài)。也屬于廣泛普通位角傳感器。具有體積適可、成品低、精度高、分辨率高，反應速度快、應用范圍廣等優(yōu)點。
文檔編號G01B7/16GK101769715SQ20081018688
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權日2008年12月29日
發(fā)明者趙秀卿 申請人:趙秀卿