一种基于ccd位置检测的伺服式加速度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，属于测量设备领域。
【背景技术】
[0002]加速度传感器(又称加速度计)是用于测量物体运动加速度的一种装置，广泛地应用于地球物理勘探、地震测量、交通运输、航空航天等领域。
[0003]加速度传感器是利用惯性原理进行工作的。通常有两种测量物体运动加速度的方法:(I)通过测量物体相对于惯性检测质量的位移或速度，并对其进行导数运算而得到加速度；(2)通过测量随被测物体一起运动的惯性检测质量所受到的惯性力的大小来获得物体运动的加速度。
[0004]加速度传感器的种类繁多，从纯机械式的逐渐发展到液浮、磁悬浮和气浮式，以及后来的挠性、激光、压电晶体谐振式等。不同类型的加速度计，优缺点各不相同，同时也决定了它们的应用场合的不同。如电容式的加速度计，具有温度系数小、稳定性好、灵敏度高的优点，但是缺点是加工精度要求太高且信号处理电路复杂;压电式加速度计具有较高的响应带宽和高的灵敏度，但是压电材料极化产生的是直流电荷，在低频的时候难以进行压电测量，影响传感器的低频特性。总体来看，加速度传感器性能的优劣，关键要看其在低频段的响应情况，然而，要获取物体作低频运动时的加速度是非常困难的，必须采用新的原理、特殊的方法和技术，保证其在低频段有良好的加速度响应曲线。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，结构简单、低频特性好、测量精度、灵敏度高，能够广泛地应用于地球物理勘探、地震测量、交通运输、航空航天等领域。
[0006]本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是:提供了一种基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，包括外壳以及位于外壳内部的圆柱形磁体，外壳内置有圆柱形质量块，所述质量块设有直径大于磁体直径的圆柱形通孔，圆柱形通孔与质量块共轴，质量块套于磁体外部并与磁体共轴，质量块的顶部通过2根以上弹簧连接于外壳内壁的顶部，质量块的底部通过2根以上弹簧连接于外壳内壁的底部，质量块的外侧面缠绕有线圈，线圈的两端通过设置于外壳上的通孔穿出作为电流输入输出端;外壳内壁下部设有红外发射管，外壳内壁底部设有用于接收红外发射管发射出的红外光的CCD芯片，所述CCD芯片的引脚与导线连接，导线通过设置于外壳底部的通孔穿出作为CCD控制端口，质量块底部安装开有方形孔的挡光片，挡光片位于红外发射管与红外硅光管之间。
[0007]所述(XD芯片采用T⑶1200D芯片。
[0008]所述外壳采用软磁材料。
[0009]所述圆柱形磁体上底中心和下底中心均开有螺纹孔，外壳的顶部和顶部开有配套螺纹孔，圆柱形磁体通过分别位于上底和下底的螺栓与外壳连接。
[0010]质量块的顶部和底部各通过2根弹簧分别与外壳内壁的顶部和底部连接。
[0011]所述硅光管背对红外发射管的一面覆盖有金属膜。
[0012]所述差分信号输出端与串联的前置放大器、A\D转换器、控制器、输出电流控制芯片连接，输出电流控制芯片再与电流输入输出端连接。
[0013]所述控制器与显示器连接。
[0014]所述控制器为单片机或DSP。
[0015]本实用新型基于其技术方案所具有的有益效果在于:
[0016](I)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器安装于待测物体上，当质量块连同挡光片与外壳不发生位移时，红外发射管透过挡光片的方形槽所形成的光斑均匀分布在CCD芯片上，当质量块连同挡光片与外壳发生位移，由于照射在CCD芯片上的光斑位置发生变化(照射在了 CCD芯片不同的二极管上)，CCD芯片便能通过输出的电信号反映位移的变化，可以通过输出的电信号反应相对位移的变化，利用该差分信号进行处理产生反馈电流，该反馈电流从线圈的两端输入输出，圆柱形磁体产生均匀环形磁场，当质量块发生位移时，质量块外侧面缠绕的线圈能够产生感应电流，质量块由于洛伦兹力的作用向上或向下移动，保持与外壳的位置动态平衡，通过测试电流大小，能够求出质量块的受力，从而根据受力测得传感器外壳的加速度大小；
[0017](2)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器采用TCD1200D芯片，它是一种高灵敏度、低暗电流、2160像元的线阵CCD图象传感器，该传感器可用于传真、图象扫描和0CR，该器件的内部信号预处理电路包含采样保持和输出预放大电路，它包含一列2160像元的光敏二极管；
[0018](3)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，其磁体和外壳通过螺栓连接，可以通过调节上下两个螺栓调节磁体在外壳内部的高度，进而调整磁场使其均匀分布;
[0019](4)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，各弹簧大小、规格相同，不仅起到支撑质量块的作用，还起到隔振作用；
[0020](5)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，硅光管的反面要用金属膜覆盖，能够避免其它红外线的影响，使结果更准确；
[0021](6)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，由于加入了反馈环节，质量块与外壳始终保持在相对位置动态平衡状态，相对于其他类型的加速度传感器，动态响应范围大，低频特性好；
[0022](7)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器机械结构简单，制作方便，易于调节，便于安装，既可以竖直安装在物体的表面测量其竖直方向的加速度；也可以横向安装，测量物体水平方向的加速度；
[0023](8)本实用新型的基于CCD位置检测的伺服式加速度传感器，具有不受温度和气压影响的特点，造价低、体积小，适用于火箭、船舶、火车等一些列需要平衡控制的设备中。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的外部结构示意图。
[0025]图2是本实用新型的内部结构示意图。
[0026]图3是本实用新型的电路原理图。
[0027]图中:I一外壳，2—磁体，3—质量块，4一线圈，5—挡光片，6—红外发射管，7—CCD芯片，8—弹貪，9一螺检，10—CO)控制端口。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0029]参照图1、图2和图3，本实用新型提供了一种基于CCD(电荷耦合器件)位置检测的伺服式加速度传感器，包括外壳I以及位于外壳内部的圆柱形磁体2，外壳内置有圆柱形质量块3，所述