一种球状传感器及探测系统的制作方法

本实用新型涉及侦测技术领域，尤其是涉及一种球状传感器及探测系统。

背景技术：

目前，已有多种侦测装置及侦测系统广泛运用于应急搜救或侦测探索等领域，以对未知的复杂环境进行侦测。尤其是现在出现了球状传感器这类的侦测装置，其中球状传感器是通过将摄像头安装于一个球形壳体内或表面来实现侦测的侦测工具，其体积小、易携带，适用于一般的地理环境的探测和侦查。

但是这类球状传感器在复杂或者离地面一定高度的区域内进行工作时，例如对一些有一定高度的输油管道或者运输有毒气体等管道的探查，往往需要将球状传感器送入到管道内部进行勘察才能分析出管道的情况和问题。然而，现在一般都是需要人通过搭载其他设备才能将球状传感器准确送入到离地面一定高度的区域内，这种运送球状传感器的方式不仅不方便，而且由于需要人靠近离地面一定高度的区域来投送球状传感器，所以也不安全；另外碰到一些特殊的情况时，比如需要勘测的场地是在离地面一定高度的非常狭小的空间内，这样会使得人很难将球状传感器送入到所述空间内进行勘测，从而限制了球状传感器的使用范围。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够方便安全地使用的与可以扩大使用范围的球状传感器及探测系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种球状传感器，包括电磁底座及设置于所述电磁底座上方的球状传感器本体，所述球状传感器本 体包括具有内腔的球状壳体，所述内腔设有磁性元件，所述电磁底座内设有由多个线圈在同一平面上垂直放置而组成的电磁绕组与用于控制所述电磁绕组形成的电磁场强度的电磁场控制元件，所述电磁绕组与所述电磁场控制元件电连接。

优选地，相邻的两个所述线圈相隔一定间隙且所述线圈的轴心处于同一水平线上。

优选地，所述电磁底座内还设有运动控制器件，所述运动控制器件包括微处理器以及与所述电磁底座设有的轮子相连接的电机，所述微处理器控制与所述电机电连接的所述电机的转动。

优选地，所述磁性元件为永磁体。

优选地，所述磁性元件为有一定匝数且闭合的电磁线圈，且所述电磁线圈的中空部分沿着所述电磁线圈的轴线方向设置有铁芯。

优选地，所述磁性元件的磁极沿着竖直方向或水平方向放置。

优选地，所述球状传感器还包括第一固定板及第二固定板，其中所述第一固定板固定在所述球状传感器本体的内腔中，且所述磁性元件安装在所述第一固定板上；所述第二固定板固定在所述电磁底座内，且所述电磁绕组安装在所述第二固定板上。

优选地，所述球状传感器本体的内腔还设置有至少一个气体检测器。

优选地，所述球状壳体的材质与所述电磁底座的外壳的材质为非铁磁材料。

本实用新型还提供一种探测系统，包括探测终端及上述的球状传感器，其中，所述球状传感器与探测终端通过无线信号相连接。

本实用新型提供的球状传感器及探测系统，通过在所述内腔设有能够产生磁场的磁性元件，并在所述电磁底座内设有由多个线圈在同一平面上垂直放置而组成的电磁绕组与用于控制所述电磁绕组形成的电磁场强度的电磁场控制元件，所述电磁绕组与所述电磁场控制元件电连接；在所述电磁底座的上方放置所述球当所述球状传感器本体，并使所述磁性元件的下端与所述电磁绕组的上端对应，当电磁场控制元件给所述电磁绕组通电时，所述电磁绕组会根据所述 电磁场控制元件通电的方式产生特定的电磁场，从而可以让所述球状传感器本体悬浮在一定高度上并且可以运动，因此能够扩大所述球状传感器及探测系统的使用范围，并且其使用的过程也变得更加安全方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种球状传感器结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种球状传感器结构示意图；

图3是本实用新型实施例中磁性元件悬浮的原理图；

图4是本实用新型实施例中磁性元件悬浮并受力作运动的原理图；

其中，1.电磁底座；10.电磁绕组；11.电磁场控制元件；2.球状传感器本体；20.球状壳体；21.磁性元件；31.第一固定板；32.第二固定板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

作为本实用新型的第一种实施例：

参见图1，本实用新型实施例提供一种球状传感器，包括电磁底座1及设置于所述电磁底座1上方的球状传感器本体2，所述球状传感器本体2包括具有内腔的球状壳体20，所述球状壳体20与所述电磁底座2的外壳的材质为非铁磁材料，这样电磁场可以透过所述球状壳体20与所述外壳，并让所述磁性元件21 与所述电磁绕组10通过电磁场发生相互作用。

具体地，所述内腔设有磁性元件21，所述电磁底座2内设有由多个线圈在同一平面上垂直放置而组成的电磁绕组10与用于控制所述电磁绕组10形成的电磁场强度的电磁场控制元件11，所述电磁绕组10与所述电磁场控制元件11电连接。

其中，设在所述球状传感器本体2的所述内腔中的所述磁性元件21可为方块状或圆柱体状的永磁体，所述永磁体的磁极沿着竖直方向放置，这样所述球状传感器本体2就可以因为所述永磁体而产生磁场。所述电磁底座2内设有由多个有一定匝数的线圈在同一平面上垂直放置而组成的电磁绕组10，所述线圈的材料为铜或铝等导电率高的金属或合金，所述电磁底座2内还设有用于控制所述电磁绕组10形成的电磁场强度的电磁场控制元件11，所述电磁场控制元件11用于控制通过与其电连接的所述电磁绕组10的电流大小与电流方向，进而来控制所述电磁绕组10所产生的电磁场的大小与方向。

因此，当所述电磁场控制元件11对所述电磁绕组10通以一定的电流时，所述电磁绕组10就会产生一定强度的电磁场，将磁极沿着竖直方向放置的所述磁性元件21放在所述电磁绕组10的正上方；参见图3，当所述电磁场绕组10与所述磁性元件21两者间相对的一侧的磁场的方向相同时，例如所述磁性元件21对准所述电磁绕组10的一端的磁极为N极，所述电磁绕组10对准所述磁性元件21一端所产生的磁场也为N极时，所述磁性元件21就会受到磁场的排斥力；当所述磁性元件21受到的磁场的排斥力大于所述球状传感器本体2的重力时，所述球状传感器本体2就会向上运动；当所述磁性元件21受到的磁场的排斥力等于所述球状传感器本体2的重力时，所述球状传感器本体2就会在空中悬浮；当所述磁性元件21受到的磁场的排斥力等于所述球状传感器本体2的重力时，所述球状传感器本体2就会向下运动；因此，通过所述电磁场控制元件11来控制通过所述电磁绕组10的电流，就可以调节所述球状传感器本体2所需要到达的高度。参见图4，而当所述电磁场控制元件11对所述电磁绕组10通以一定规律的电流时，就会产生大小与方向作一定规律变化的电磁场，或者说所 述电磁场就会沿着特定方向运动，因此，所述磁性元件21也会受到所述电磁场的作用力而让所述球状传感器本体2也沿着特定的方向运动；例如产生沿着直线方向按正弦规律分布且沿着直线平移的行波电磁场，这样当所述磁性元件21放置在所述电磁绕组10的正上方时，所述磁性元件21就会受到所述电磁场的磁场作用力，从而使得所述球状传感器本体2也作相对应的直线运动。

需要说明的是，在控制所述球状传感器本体2的高度时，无需全部线圈都通电，只要对准所述磁性元件21的电磁绕组10中的线圈通以一定强度的电流就可以了，其余的线圈可以不同电；当控制所述球状传感器本体2做运动时，所述磁性元件21的正下方的所述线圈通以一定的电流，其余所述线圈通以按一定规律变化的电流。另外所述电磁场控制元件11可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器或者是其他控制器件。

在本实施例中，相邻的两个所述线圈相隔一定间隙且所述线圈的轴心处于同一水平线上，这样所述线圈排成一条直线，所述线圈所组成的所述电磁绕组10也会具有一定的长度，当所述磁性元件21放在所述电磁绕组10一端的线圈上时，所述磁性元件21在受到沿着直线方向作一定规律变化的所述电磁场的作用力后，可以让所述球状传感器本体2按照所述线圈的排列顺序依次受力而作直线运动，从而实现所述球状传感器本体2的移动。

作为对上述方案的进一步改进，所述球状传感器还包括有第一固定板31与第二固定板32，其中所述第一固定板31固定在所述球状传感器本体2的内腔中，且所述磁性元件21安装在所述第一固定板31上；所述第二固定板32固定在所述电磁底座1内，且所述电磁绕组10安装在所述第二固定板32上。这样，所述磁性元件21受到磁场的作用力可以更加有效的分配到所述球状传感器本体2中，从而让所述球状传感器本体2的悬浮或受力运动更加平稳。其中，所述第一固定板31可以用螺纹连接的方式来固定在所述内腔与所述磁性元件21之间，所述第二固定板32通过螺纹连接方式固定在所述电磁底座1与所述电磁绕组10之间。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述电磁底座1可呈球形，也可 呈其他形状，本实用新型不做具体限定。

综上所述，一并参阅图1、图3与图4，通过在所述内腔设有磁极竖直向下的磁性元件21，并在所述电磁底座2内设有由多个线圈在同一平面上垂直放置而组成的电磁绕组10与用于控制所述电磁绕组10形成的电磁场强度的电磁场控制元件11，所述电磁绕组10与所述电磁场控制元件11电连接；在所述电磁底座2的上方放置所述球状传感器本体2，并使所述磁性元件21的下端与所述电磁绕组10的上端对应，当电磁场控制元件11给所述电磁绕组10通电时，所述电磁绕组10会根据所述电磁场控制元件11通电的方式产生特定的电磁场，当所述电磁绕组10与所述磁性元件21两者间的相对一侧所产生的磁场的方向相同时，所述磁性元件21会受到一个向上的作用力，根据所述作用力的大小，可以使得所述球状传感器本体2向上运动、向下运动或悬浮，从而让所述球状传感器本体2可以运动到所需的高度；当所述球状传感器本体2到达需要的高度时，所述电磁场控制元件11给所述电磁绕组10通以特定的电流，使得所述电磁绕组10与所述磁性元件21两者间相对一侧的磁场的方向相同的同时并产生所述行波磁场，让所述球状传感器本体2悬浮在离地面一定高度的地方，并使得所述磁性元件21在水平方向上受力，从而让所述球状传感器本体2向所需要的方向做直线运动。所以本实用新型可以让所述球状传感器本体2悬浮在一定高度上并且可以运动，从而可以让所述球状传感器本体2到达离地面有一定高度的区域内特别是一些有一定高度的狭小空间，例如可以让所述球状传感器本体2到达一些离地面有一定高度的管道内进行探测，因此本实施例能够扩大所述球状传感器及探测系统的使用范围；又因为人不需要到达离地面有一定高度的地方才能将所述球状传感器放置到所需要探测的区域，因此所述球状传感器的使用的过程也变得更加安全方便。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，还可在所述球状传感器本体20内设置气体检测器，当所述球状传感器本体20在一些有毒气体区域或者管道内进行运动时，所述气体检测器可检测这些区域内的特定气体的浓度，并在浓度超过阈值时发出警报，从而通过所述球状传感器本体20进行有毒气体的检测，而 不需要人工手持气体检测器进入到这些区域，防止出现中毒现象。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述气体检测器可以为复合式多气体检测器，其可同时配备所需的多个气体检测传感器，从而可以实现多气体浓度显示检测。

作为本实用新型的第二种实施例，其与本实用新型第一种实施例的区别之处主要在于：参见图2，设在所述球状传感器本体2的所述内腔中的所述磁性元件21为有一定匝数且闭合的电磁线圈，当有变化的电磁场作用在所述电磁线圈时，所述电磁线圈就会通过电磁感应产生一定的电流并产生与所述变化的电磁场相对应的电磁场；所述电磁线圈的中空部分沿着所述电磁线圈的轴线方向设置有铁芯，这样可以增强所述电磁线圈所产生的电磁场。需要说明的是，所述电磁线圈的材质是铜、铝或其他具有高导电率的金属或合金材料。

在本实施例中，一并参阅图2、图3与图4，通过在所述内腔设有具有一定匝数且闭合的电磁线圈，并在所述电磁底座2内设有由多个线圈在同一平面上垂直放置而组成的电磁绕组10与用于控制所述电磁绕组10形成的电磁场强度的电磁场控制元件11，从而可以让所述球状传感器本体2悬浮在一定高度上并且可以运动，因此能够扩大所述球状传感器及探测系统的使用范围；又因为人不需要到达离地面有一定高度的地方才能将所述球状传感器放置到所需要探测的区域，因此所述球状传感器的使用的过程也变得更加安全方便。

在上述的实施例中，所述磁性元件21的磁极除了可以为竖直方向地放置，也可以是水平方向地放置，所述磁性元件21的磁极水平方向放置的具体工作过程与磁极竖直方向放置的工作过程相类似，都是根据磁场相互作用与电磁感应现象来作为技术方案的依据，这些都是现有的技术，在此不再赘述。

本实用新型还提供了一种探测系统，包括探测终端，还包括上述球状传感器，其中，所述球状传感器与探测终端通过无线信号相连接；所述球状传感器是所述探测系统的信息探测端，所述终端平台是所述探测系统的控制端。

本实用新型提供的所述探测系统，通过在所述内腔设有具有一定匝数且闭合的电磁线圈，并在所述电磁底座2内设有由多个线圈在同一平面上垂直放置 而组成的电磁绕组10与用于控制所述电磁绕组10形成的电磁场强度的电磁场控制元件11，从而可以让所述球状传感器本体2悬浮在一定高度上并且可以运动，因此能够扩大所述球状传感器及探测系统的使用范围；又因为人不需要到达离地面有一定高度的地方才能将所述球状传感器放置到所需要探测的区域，因此所述球状传感器的使用的过程也变得更加安全方便。

本实用新型实施例的上述技术方案，除了可以让所述球状传感器到达所需要探测的区域内，也可以让所述球状传感器到达所述区域后进行运动探测，具体工作过程为：使所述电磁底座2运动，因为所述磁性元件21受到所述电磁绕组10产生磁场的作用力，那么所述球状传感器本体2也跟着移动，从而让所述球状传感器也可以在所需要的探测的区域内进行运动探测。优选地，当所述球状传感器进入到底面为水平或者是相对于地面倾斜角度比较小的空间时，可以通过改变所述电磁绕组10的电流使得其电磁场的磁性与相对一侧所述磁性元件21的磁场的磁性相反，同时所述电磁底座1向需要的方向运动，这样所述球状传感器本体2就会受到吸力而向相同的方向移动；将所述球状传感器本体2吸过来之后又改变所述电磁绕组10所产生的电磁场的磁性，使得与相对一侧所述磁性元件21的磁场的磁性相同，根据磁场同性相斥原理，使得排斥力等于所述球状传感器本体2的重力，这样所述球状传感器本体2也可继续悬浮起来。如此往复循环完成所述球状传感器的运动过程。

其中，所需运动探测的距离与方向可以根据所述电磁底座1内设有的用于控制所述电磁底座1运动方向与距离的运动控制器件，所述运动控制器件包括微处理器以及与所述电磁底座1设有的轮子相连接的电机，所述微处理器控制与其电连接的所述电机的转动。所述电机的轴上设有的齿轮与所述轮子的轴上设有的齿轮啮合。控制方式可以是所述探测系统发送相关指令到所述运动控制器件上的所述微处理器，也可以是通过所述球状传感器直接输入指令到所述微处理器上，然后所述微处理器根据相关指令来控制所述电机的转速和转动的方向，进而通过所述齿轮传动来控制轮子的转速与转动的方向，从而控制所述球状传感器的运动方向与距离。甚至可以人工拖动所述电磁底座2从而让所述球 状传感器也跟着移动。需要说明的是，所述区域不能对电磁场产生干预，否则所述球状传感器无法正常工作。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。