专利名称：液体型加速度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机车用传感器，尤其涉及一种液体型加速度传感器。
背景技术：
从物质永恒运动观点来看，加速度是个基本的物理量，对加速度进行一次和二次积分，可以得出速度和位移量；汽车的加速度传感器，主要用于安全气囊，用以抑制“二次碰撞”，加速度传感器种类繁多，性价比各异，市场上典型产品有美国ADI公司的ADXL系列和Motorola公司的MMA系列产品，它们都属于微型硅半导体电容式加速度传感器。微型硅半导体电容式加速度传感器，此传感器的工作原理是电容型变距式，超程抗损能力有限，当量程需要改变时，需改变结构与功能组件，还必须有弹簧，防撞杆也是需要的，输出结果的处理，还需要修剪，机械加工及封装均要求苛刻。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种制造简单，使用方便的液体型加速度传感器。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是 一种液体型加速度传感器，包括管环，其特征是管环内一部分装有汞齐；玻璃管环的轴向两侧端面上的一部分端面上分别对应固定有一个传感电容极板，传感电容极板上分别引出传感电容引线，传感电容引线与信号处理电路连接；信号处理电路包括信号振荡部分，此信号有两路输出，一路输出辅助信号；另一路输出开关脉冲信号A和开关脉冲信号B；传感电容与参考电容对辅助信号进行分压，在开关脉冲信号A和B的作用下，顺序通过交流开关，顺序进入电容，电容分别连接在电子放电开关上，非放电时，锁存状态不受影响；放电时，相领两峰的压差被得出，经各自随后的同相放大与设定值比较，如超过设定值，则触发电路输出电平。
根据所述的液体型加速度传感器，其特征是所述的管环的横截面为矩形。
根据所述的液体型加速度传感器，其特征是所述的管环为玻璃管环。
根据所述的液体型加速度传感器，其特征是所述的汞齐为铊汞齐。
根据所述的液体型加速度传感器，其特征是管环外面设计有橡胶外套，橡胶外套外面设计有塑料外套。
根据所述的液体型加速度传感器，其特征是玻璃管环外面设计有橡胶外套，橡胶外套外面设计有塑料外套。
本实用新型与美国ADI公司的ADXL系列加速度传感器相比具有的优点效果见下表
本实用新型结构简洁，信号处理电路简单，接近于无限大的超程抗损能力。通过上表的对比，可以得出本实用新型制造简单，使用方便。
由于采用普通级的加工封装方式，体积、重量都比ADXL系列大。液体的蒸发、吸附、液面的表面张力、液体的温度效应，都会轻微地影响到测量精度。可以通过改变其工作频率和工作液体的掺杂改性等措施来尽量的减少不良影响。再者说，对于有足够安装空间的汽车来说，体积稍大，不算是什么问题。
图1为本实用新型的结构示意图； 图2为图1的A-A剖视图； 图3为图1的B-B剖视图； 图4为本实用新型封装后的结构示意图。
图5为本实用新型的电路方框图； 图6为部分单元电路原理图之一； 图7为部分单元电路原理图之二； 图8为部分单元电路原理图之三； 图9为部分单元电路原理图之四； 图10为部分单元电路原理图之五； 图11为总电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本实用新型的实施方式 一种液体加速度传感器，包括装置部分和信号处理电路部分。
装置部分如图1、2、3所示，包括管环，管环优选玻璃管环1，玻璃管环1的横截面为矩形。玻璃管环1的管环内一部分装有汞齐，汞齐优选铊汞齐2；玻璃管环1的轴向两侧端面上的一半端面上分别对应固定有一个传感电容极板3，传感电容极板3可为铝箔。传感电容极板3上分别引出传感电容引线4，传感电容引线4与信号处理电路连接，传感电容在信号处理电路中为2C1。
使用时，如图4所示，传感电容玻璃管环外表面可以设计有橡胶外套，橡胶外套外表面设计有塑料外套，起到封装保护作用。
信号处理电路部分如图5～11所示，包括1IC1，电阻1R1，1R2，1R3，1R4，1R5，电容1C1，1C2，1C3组成信号振荡部分，此信号有两路输出，一路经1IC2缓冲，驱动由电阻1R6，1R7，1R8，1R9，三极管1VT1，1VT2，变压器1T1组成的逆变器，逆变输出辅助信号u；另一路，由1IC3缓冲，驱动由电阻1R10，1R11，1R12，1R13，1Rp1，1Rp2，电容1C4，1C5，1C6，1C7，1C8，1C9，二极管1VD1，1VD2，三极管1VT3，1VT4所组成的分频器，将频率减半；再经过1IC4缓冲输出开关脉冲信号A；在1IC4输出端再经反相放大器1IC5反相，输出开关脉冲信号B。传感电容2C1与参考电容2C2对辅助信号u进行分压，经3IC1的缓冲及电容3C1、3C2、3C3、3C4的耦合，在开关脉冲信号A和B的作用下，顺序通过由电阻3R1，3R2，3R3，3R4，3R5，3R6，电容3C5，3C6，3C7，3C8，三极管3VT1，3VT2所组成的交流开关，且由于分频缘故，是一周期开关，再经4IC1和4IC2的缓冲，顺序进入电容4C1、4C2和4C3、4C4，由于二极管4VD1、4VD2、和4VD3、4VD4的单向导电性，此信号被锁存在电容4C1、4C2和4C3、4C4上，这4个电容分别连接4个一模一样的电子放电开关上，由于直流电压高于辅助信号的峰值，非放电时，锁存状态不受影响；放电时，由于交错连接缘故，相领两峰值的压差被得出，经过5IC1和5IC2获取，并经各自随后的两极同相放大5IC3、5IC5和5IC4、5IC6与设定值比较，6IC1、6IC2及外围元件组成比较器，设定值由电阻6R1、6RP1和6R9、6RP3组成，调节电阻6RP1和6RP3可改变设定值，如超过设定值，则触发由7IC1及外围元件和7IC2及外围元件组成的单稳态电路输出高电平。6IC3和6IC4为防误而设，电阻6R6和6C1及6R14和电容6C2的时间常数要适当。
正电源部分采用一块低压差稳压器接到蓄电池上。负电源稍复杂，采用振荡、逆变、整流、滤波、稳压等电路。9IC1及电阻9R1、9R2，9R3、9R4，9R5，电容9C1，9C5，9C6组成振荡电路；9IC2缓冲，驱动由电阻9R6、9R7、9R8、9R9、三极管9VT1、9VT2、变压器9T1组成的逆变器，经二极管9VD1、9VD2、9VD3、9VD4整流、电容9C2滤波，接到低压差稳压器9IC3LM2931上。原来该稳压器为正输出电压，将其正输出端接地，则其原来接地端则相应变为负输出电压，输出-9v电压。
由于此信号处理工作原理为比较前后两周期信号峰植，进而得出差值，势必造成第1次比较的结果错误，为防误动，设有8IC1及外围元件及附属电路所组成的延时接通电路控制输出结果，以纠正错误。11C1为自检电容。
本实用新型液体型加速度传感器机械部分的具体制作方法做一个壁厚1mm的、横截面为方形且内截面为3mm×3mm、中径为6.5mm的玻璃方管环。然后向管环腔内注入圆心角约为170°的铊汞齐，抽气、密封，在管环端面的一半，贴上与之半圆等面积的铝箔，铝箔厚约0.1mm左右。在另一平面的对应处同样贴上铝箔。起传感作用的变介式传感电容即做成，在电路图中变介式传感电容为2C1。在两极板引出导线，导线直径为0.5mm，材质选铜。把管环用车用橡胶(任意汽车用的橡胶)封成一个扁方块，厚5mm左右，起缓冲作用。再用车用塑料(任意汽车用塑料)封一次，封成一个大一些的扁方块，厚5mm起防护作用。尽量固定在汽车底盘的前后方向的中轴线上，并且在车两侧看，管环是立圆环。汽车产生正或负的加速度时，方管环中的铊汞齐将随之运动，这便造成了传感电容的电容发生变化。通过电容变化转变为电压变化，对变化的电压进行(等时)采样，相邻两采样值的差值，正比于加速度的大小，由此便得出加速度。
本实用新型信号的处理用参考电容和传感电容串联，对交流辅助信号分压，经过充电开关+峰值保持+放电开关所组成的一周期信号存储比较器，得出差值，再经过放大若干倍和设定值比较，决定是否有高电平输出，从而决定气囊的动作与否。在这里要特别说明三点 1、辅助信号测量电路的一部分，为测电容的变化而设，功能类似于无线电接收机的本振电路。
2、一周期峰值存储比较器是通过交流信号峰值和直流电源的压差实现充放开关功能的；通过快放充慢实现峰值保持的；通过放电开关的交错连接和分频控制的开关信号实现的一周期存储的；通过放电开关在放电的同时得到了比较结果的。特别提请注意一点，此比较器第1次的输出结果为错误，因此设有延通纠正。
3、开机自检开机时自动将输出端切换到自检端，再经过一定的时间，自动给传感电容并上适当的电容，如电路系统存在故障，则会有灯光指示。
本实用新型电路图中有关数据 1IC1＝1/4LM1391IC2＝1/4LM1241IC3＝1/4LM124 1IC4＝1/4LM1241IC5＝1/4LM124 3IC1＝1/4LM124 4IC1＝1/4LM1244IC2＝1/4LM124 5IC1＝1/4LM1245IC2＝1/4LM1245IC3＝1/4LM124 5IC4＝1/4LM1245IC5＝1/4LM1245IC6＝1/4LM124 6IC6＝1/4LM1396IC2＝1/4LM1396IC3＝1/4LM139 6IC4＝1/4LM139 7IC1＝1/4LM1397IC2＝1/4LM139 8IC1＝1/4LM139 9IC1＝1/4LM1399IC2＝1/4LM1249IC3＝LM2931 10IC1＝LM2941 11IC1＝1/4LM1391 1IC2＝1/4LM13911IC3＝1/4LM124 11IC4＝1/4LM124。
权利要求1.一种液体型加速度传感器，包括管环，其特征是管环内一部分装有汞齐；玻璃管环的轴向两侧端面上的一部分端面上分别对应固定有一个传感电容极板(3)，传感电容极板(3)上分别引出传感电容引线(4)，传感电容引线(4)与信号处理电路连接；信号处理电路包括信号振荡部分，此信号有两路输出，一路输出辅助信号；另一路输出开关脉冲信号A和开关脉冲信号B；传感电容与参考电容对辅助信号进行分压，在开关脉冲信号A和B的作用下，顺序通过交流开关，顺序进入电容，电容分别连接在电子放电开关上，非放电时，锁存状态不受影响；放电时，相领两峰的压差被得出，经各自随后的同相放大与设定值比较，如超过设定值，则触发电路输出电平。
2.根据权利要求1所述的液体型加速度传感器，其特征是所述的管环的横截面为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的液体型加速度传感器，其特征是所述的管环为玻璃管环(1)。
4.根据权利要求1所述的液体型加速度传感器，其特征是所述的汞齐为铊汞齐(2)。
5.根据权利要求1或2所述的液体型加速度传感器，其特征是管环外面设计有橡胶外套(5)，橡胶外套(5)外面设计有塑料外套(6)。
6.根据权利要求3所述的液体型加速度传感器，其特征是玻璃管环(1)外面设计有橡胶外套(5)，橡胶外套(5)外面设计有塑料外套(6)。
专利摘要一种液体型加速度传感器，用于测量机车的加速度。包括玻璃环，玻璃环横截面为矩形，玻璃环的管环内一部分装有铊汞齐；玻璃环两侧端面上的一半端面上分别对应固定有一个传感电容极板，传感电容极板与信号处理电路连接。电路包括信号振荡部分，此信号有两路输出，一路经1IC2缓冲，驱动逆变器，逆变输出辅助信号u；另一路，由1IC3缓冲，驱动分频器，将频率减半；再经过1IC4缓冲输出开关脉冲信号A；在1IC4输出端再经反相放大器1IC5反相，输出开关脉冲信号B；传感电容2C1与参考电容2C2对辅助信号u进行分压，与设定值比较，触发单稳态电路输出高电平。相邻两采样值的差值，正比于加速度的大小，由此便得出加速度。本传感器结构简洁，信号处理电路简单。
文档编号G01P15/08GK201051107SQ20072002387
公开日2008年4月23日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者刘广强 申请人:刘广强