一种新型三轴绝对扭转振动传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型三轴绝对扭转振动传感器，包括内球核、外球壳和连接杆，所述连接杆的一端与内球核连接，另一端伸出外球壳与被测对象连接；所述内球核表面上设置有六个互不接触的弹簧安装点，所述外球壳的内表面上设置有六个互不接触的弹簧安装端，弹簧安装点与弹簧安装端之间由弹簧连接，连接同一弹簧的弹簧安装点与弹簧安装端之间距有最短的距离；所述外球壳上设置有三个激光器，所述内球核上设置有与激光器对应的PSD传感器；所述激光器的电源线束和所述PSD传感器的信号线束通过外球壳与能将PSD传感器信号转化成扭转振动状态量的控制器连接。本发明在静平衡位置附近具有扭转准零刚度特性，用此特性方便直接的测量扭转振动的绝对角位移、角速度。
【专利说明】
一种新型三轴绝对扭转振动传感器
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型三轴绝对扭转振动传感器，具体应用于对扭转振动角位移、角速度的测量。
【背景技术】
[0002]在系统识别、系统控制、滤波器设计等方面，通常需要获得系统的状态量(位移、速度、加速度等)。目前，一般用陀螺仪或角加速度计来测量角速度和角加速度，对扭转振动的绝对角位移测量的传感器还很少见。如果通过对角速度或角加速度积分振动角位移，有时间迟滞和积分误差带来的误差会严重恶化测量结果;若使用某些算法和滤波器来估计扭转振动绝对角位移，因为系统有未知的时间迟滞，会使这些特定的算法和滤波器很难应用在实际中；或通过雷达或激光技术来测量振动角位移，装置结构复杂、成本高昂、安装困难，使其很难得到普遍应用。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明公开了一种新型三轴绝对扭转振动传感器，该传感器可适用于很宽频段上微幅扭转振动的绝对角位移、角速度的测量，与此同时，该结构具有反应灵敏、结构简单、抗干扰(平动振动、平动力，偏心安装)、使用可靠等特点。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种新型三轴绝对扭转振动传感器，包括内球核、外球壳和连接杆，所述内球核和外球壳同心设置;所述连接杆的一端与内球核连接，另一端伸出外球壳与被测对象连接;所述内球核表面上设置有六个互不接触的弹簧安装点，所述外球壳的内表面上设置有六个互不接触的弹簧安装端，弹簧安装点与弹簧安装端之间由弹簧连接，连接同一弹簧的弹簧安装点与弹簧安装端之间距有最短的距离;所述外球壳上的内表面上设置有三个激光器，所述内球核上的外表面上设置有与三个激光器对应的PSD传感器;所述激光器的电源线束和所述PSD传感器的信号线束通过外球壳与能将PSD传感器信号转化成扭转振动状态量的控制器连接。
[0005]进一步，还包括安装支座，安装支座与连接杆垂直连接，安装支座的下端与法兰盘连接，法兰盘与被测对象垂直连接。
[0006]进一步，所述三个激光器被设置于外球壳的赤道圆周上。
[0007]进一步，其中两个相邻的激光器所对应的圆心角为90°。
[0008]进一步，外球壳内表面上的其中四个弹簧安装端处于同一平面上。
[0009 ]进一步，外球壳内表面上的其他两个弹簧安装端关于平面对称。
[0010]进一步，由其中四个弹簧安装端与外球壳围成的圆具有最大的半径;其他两个弹簧安装端与内球核的球心在同一直线上。
[0011 ] 进一步，所述直线垂直于圆。
[0012]进一步，所述连接杆与平面垂直。
[0013]进一步，所述连接杆垂直于平面且连接杆所在的直线通过内球核的球心。
[0014]由于采用了以上技术方案，本发明具以下有益技术效果:
[0015]本发明的一种新型三轴绝对扭转振动传感器，通过法兰盘安装在被测对象上，安装方便、使用可靠;该传感器的结构在静平衡位置附近具有扭转准零刚度特性，可以用此特性方便直接的测量扭转振动的绝对角位移、角速度;整个传感器的结构简单，运行稳定，抗干扰(平动振动、平动力，偏心安装)能力强，可以适用于较宽频段上微幅扭转振动的角位移、角速度测量。
【附图说明】
[0016]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0017]图1是本发明一种新型三轴绝对扭转振动传感器的立体结构示意图；
[0018]图2是本发明一种新型三轴绝对扭转振动传感器中激光器与PSD传感器的安装位置示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述;应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0020]如图1、2所示，一种新型三轴绝对扭转振动传感器，包括内球核1、外球壳4和连接杆2，所述内球核和外球壳同心设置;所述连接杆的一端与内球核连接，另一端伸出外球壳与被测对象连接;所述内球核表面上设置有六个互不接触的弹簧安装点，所述外球壳的内表面上设置有六个互不接触的弹簧安装端，弹簧安装点与弹簧安装端之间由弹簧3连接，连接同一弹簧的弹簧安装点与弹簧安装端之间距有最短的距离;所述外球壳上的内表面上设置有三个激光器7、8、9，所述内球核上的外表面上设置有与激光器对应的PSD传感器12、13、14;所述激光器的电源线束和所述PSD传感器的信号线束通过外球壳与能将PSD传感器信号转化成扭转振动状态量的控制器连接。
[0021 ]作为对本实施例的改进，还包括安装支座10，安装支座与连接杆垂直连接，安装支座的下端与法兰盘连接，法兰盘与被测对象垂直连接。在本实施例中还设置有孔洞5、6，连接杆穿过其中一个孔洞与法兰盘连接，激光器的电源线束和PSD传感器的信号线束穿过一另个孔洞。
[0022]作为对本实施例的改进，所述三个激光器被设置于外球壳的赤道圆周上，三个激光器与外球壳围成的圆具有最大的半径。
[0023]更优的，其中两个相邻的激光器所对应的圆心角为90°。
[0024]作为对本实施例的改进，外球壳内表面上的其中四个弹簧安装端处于同一平面上。
[0025]更优的，外球壳内表面上的其他两个弹簧安装端关于平面对称。
[0026]作为对本实施例的改进，由其中四个弹簧安装端与外球壳围成的平面为圆，该圆具有最大的半径;其他两个弹簧安装端与内球核的球心在同一直线上。
[0027]更优的，所述直线垂直于圆。
[0028]作为对本实施例的改进，所述连接杆与平面垂直。
[0029]更优的，所述连接杆垂直于平面且连接杆所在的直线通过内球核的球心。
[0030]更进一步的是:所述的有内球核、外球壳、弹簧组成的系统在静平衡位置附近具有扭转准零刚度特性。通过连接杆传递到内球核上的扭转振动不会传递到外球壳上，外球壳一直保持相对静止，内球核与外球壳的相对扭转振动可以近似代表被测对象的绝对扭转振动。
[0031]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种新型三轴绝对扭转振动传感器，其特征在于:包括内球核、外球壳和连接杆，所述内球核和外球壳同心设置;所述连接杆的一端与内球核连接，另一端伸出外球壳与被测对象连接;所述内球核表面上设置有六个互不接触的弹簧安装点，所述外球壳的内表面上设置有六个互不接触的弹簧安装端，弹簧安装点与弹簧安装端之间由弹簧连接，连接同一弹簧的弹簧安装点与弹簧安装端之间距有最短的距离;所述外球壳上的内表面上设置有三个激光器，所述内球核上的外表面上设置有与三个激光器对应的PSD传感器;所述激光器的电源线束和所述PSD传感器的信号线束通过外球壳与能将PSD传感器信号转化成扭转振动状态量的控制器连接。2.根据权利要求1所述的新型三轴绝对扭转振动传感器，其特征在于:还包括安装支座，安装支座与连接杆垂直连接，安装支座的下端与法兰盘连接，法兰盘与被测对象垂直连接。3.根据权利要求1所述的新型三轴绝对扭转振动传感器，其特征在于:所述三个激光器被设置于外球壳的赤道圆周上。4.根据权利要求3所述的新三轴绝对扭转振动传感器，其特征在于:其中两个相邻的激光器所对应的圆心角为90°。5.根据权利要求1所述的新型三轴绝对扭转振动传感器结构，其特征在于:外球壳内表面上的其中四个弹簧安装端处于同一平面上。6.根据权利要求5所述的新型三轴绝对扭转振动传感器结构，其特征在于:外球壳内表面上的其他两个弹簧安装端关于平面对称。7.根据权利要求6所述的新型三轴绝对扭转振动传感器结构，其特征在于:由其中四个弹簧安装端与外球壳围成的圆具有最大的半径;其他两个弹簧安装端与内球核的球心在同一直线上。8.根据权利要求7所述的新型三轴绝对扭转振动传感器结构，其特征在于:所述直线垂直于圆。9.根据权利要求5所述的新型三轴绝对扭转振动传感器结构，其特征在于:所述连接杆与平面垂直。10.根据权利要求7所述的新型三轴绝对扭转振动传感器结构，其特征在于:所述连接杆垂直于平面且连接杆所在的直线通过内球核的球心。
【文档编号】G01H9/00GK105973453SQ201610588878
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】黄伟, 邓兆祥, 妥吉英, 何剑锋, 杨攀, 谭涛
【申请人】重庆大学