基于科里奥利力效应的微型传感装置及其组合结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及力检测传感器技术领域，具体地，涉及一种基于科里奥利力效应的微 型传感装置及其组合结构。
【背景技术】
[0002] 根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，质点的直线运动偏离原有方向的倾 向被归结为一个外加力的作用，该力即为科里奥利力，并定义为：
【主权项】
1. 一种基于科里奥利力效应的微型传感装置，包括壳体w及设置于壳体内部的质量 体、位移驱动体W及传感机构，所述壳体作为旋转体系，其角速度为《，所述质量体在位移 驱动体的驱动作用W及壳体的旋转作用下相对壳体运动，所述传感机构用于采集质量体的 磁电转化信号；其特征在于： 所述质量体采用如下任一种结构： -刚性体W及设置于刚性体内部且与刚性体连为一体的移动磁结构体； -单体结构的移动磁结构体； 所述质量体与位移驱动体之间设有导向支架体，所述质量体与导向支架体之间竖直连 接有至少一个位置约束弹片a,所述位置约束弹片a用于约束质量体的竖直位移。
2. 根据权利要求1所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征在于，所述移 动磁结构体采用永磁体或电磁体。
3. 根据权利要求1所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征在于，所述位 移驱动体包括驱动磁结构体和位移驱动器，所述驱动磁结构体为永磁体，工作状态下，所述 驱动磁结构体在位移驱动器作用下上下往复运动；或 所述位移驱动体包括驱动磁结构体，所述驱动磁结构体为电磁体，工作状态下，所述驱 动磁结构体在电流作用下上下往复运动； 所述驱动磁结构体与导向支架体刚性连接。
4. 根据权利要求3所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征在于，所述驱 动磁结构体上设有限位机构，所述限位机构采用如下任一种结构： -弹黃，所述弹黃连接于驱动磁结构体和位移驱动器之间； -位置约束弹片b，所述位置约束弹片b水平连接于驱动磁结构体与壳体之间，用于约 束驱动磁结构体的水平位移。
5. 根据权利要求3所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征在于，所述导 向支架体采用如下任一种结构： -导向支架块体，所述导向支架块体的下端设有驱动磁结构体放置腔； -导向支架框体，所述导向支架框体的下端与驱动磁结构体刚性连接； -导向支架杆体a,所述导向支架杆体a包括刚性杆a W及水平设置于刚性杆a上的刚 性梁a,所述刚性杆a的自由端与驱动磁结构体刚性连接。
6. 根据权利要求5所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征在于，所述质 量体的与壳体之间设有导向支架杆体b，所述导向支架杆体b包括刚性杆bW及水平设置于 刚性杆b上的刚性梁b，所述刚性杆b的自由端与壳体之间水平连接有位置约束弹片C，所 述刚性梁b与质量体之间竖直连接有位置约束弹片d。
7. 根据权利要求1所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征在于，还包括 如下任一个或任多个部件： -设置于移动磁结构体和导向支架体之间的滑块结构； -设置于导向支架体和位移驱动体之间的磁屏蔽结构体。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征 在于，移动磁结构体处的壳体侧壁内设有容纳腔，所述传感机构设置于所述容纳腔内； 所述传感机构采用如下任一种结构： -传感机构包括相互接触的磁致应变体和力电材料，所述力电材料位于磁致应变体的 上端和/或下端； -传感机构包括相互接触的方向异型永磁结构体和力电材料，所述方向异型永磁结构 体采用一个方向异型永磁单体或多个相互接触的方向异型永磁单体；所述力电材料位于方 向异型永磁结构体的上端和/或下端； -传感机构包括磁致应变体和力电材料，所述力电材料为薄膜或片体结构，并设置于磁 致应变体的两侧面上，形成夹屯、结构； -传感机构采用磁巨阻材料体； 所述磁致应变体包括；磁致伸缩材料、磁粒子摆动体、磁力移动体或磁巨阻材料；所述 力电材料包括：压电材料、压阻材料或压磁材料。
9. 根据权利要求1至7中任一项所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，其特征 在于，所述传感机构为力电材料体，所述力电材料体为薄膜或片体结构，并设置于位置约束 弹片a的两侧面上，形成夹屯、结构； 所述力电材料体包括压电材料膜片或应变材料膜片。
10. -种基于科里奥利力效应的微型传感装置的组合结构，其特征在于，包括多个权利 要求1至9中任一项所述的基于科里奥利力效应的微型传感装置，多个基于科里奥利力效 应的微型传感装置呈阵列结构组合连接。
【专利摘要】本发明提供了一种基于科里奥利力效应的微型传感装置，其中:质量体为移动磁结构体；质量体与位移驱动体之间设有导向支架体，质量体与导向支架体之间连接有至少一个位置约束弹片a，位置约束弹片a用于约束质量体的竖直位移。同时提供了上述传感装置的组合结构。本发明基于科里奥利力效应，通过将传感机构设置于壳体内或者设置于位置约束弹片上，实现装置的小型化，通过设置位置约束弹片，限制了驱动磁结构体和移动磁结构体的运动方向，实现移动磁结构体的空间运动位置稳定，方便磁电转化信号的采集，提高传感精度；提供了多种传感形式，通过对多种传感形式得到的信号量值加强平均，传感精度更高。
【IPC分类】G01D5-12, G01C19-56
【公开号】CN104535056
【申请号】CN201410784796
【发明人】杨斌堂, 杨诣坤
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月16日