专利名称：Sdg型三维应变传感器(系列结构设计)的制作方法
SDG型三维应变传感器(系列结构设计)
该发明是一种SDG型三维应变传感器。 目前，众人均在想，有关地震、滑坡及桥梁、建筑物、矿窑、工程结构、构件、堆放材料等受力突变现象，应当施行早期监测。而短缺这种实用技术。这里提供出这种SDG型三维应变传感器。 该传感器专用于监测地球深层、桥梁、建筑物、矿窑、堆放材料、车辆、飞行物等承受应力(意指压力、拉力、剪力、弯矩、滚动)的状态。也属于广泛普通位角传感器。具有体积适可、成品低、精度高、分辩率高，反应速度快、应用范围广等优点。 有关该项目的构想，就是某种传感器，具有在一定的承受应力强度条件下，当受到任何一个方向角度位置的外力应变时，随即产生出相应的电讯号数据之功能。实施方案为 先选取一个内直径为4，厚壁为d。的绝缘质内壁为空圆球Mp要求能承受一定的
应力强度和适当的弹性。在其内壁上适当地分布一些电极(称为外端电极片DpD2......)。
再选取一个导电性空圆球M^外直径为4，作为一个内端电极D。。令球Mi的圆心和球12圆心相重合状态。再在球M工内壁与球M2外壁之间注入适量(导体性的或者电阻性的、介电性的)液体。加装入电路、电源、显示系统即成为这种传感器。 该传感器应用范围广。在传感器的结构设计上，应随使用环境条件而变化。考虑到设计和生产及模具等之利，采用了结构主体的几何型式不变，而传感器体积规格可以按照一个标准比例尺寸调整。具体做法是把该种传感器的几何型式归化为两个直径不同的空圆球的圆心(V02，约束一个圆心点0。外壳体空圆球Mi内壁直径为d"空圆球M2外直径为4，球Mi内壁与球M2外壁之间距为d3，即中心点为0二0,02，尺寸调整条件为K" :d2 :d3)，
K是调整系数。外壳体球M工内壁为绝缘质，球M2为导电质，外端电极片Di(DpD2......)与
外壳体M工内壁为连续面。外端电极片具体分布数目、形状及面积、曲边尺寸均由所需确定。
现在参考图，说明一个外端电极为三片的传感器结构设计方案和具体做法为
(1)
图1、图2、图3分别是该传感器俯视图、立剖图、符号。 (2)空圆球M工是该传感器外壳体，内直径为4，壁厚度为d。，内壁中分布有外端电极DpD2、D3。 (3)M2是导电性空圆球。功能有二个，一为内端电极D。，二为在内腔填入温度补偿
Rt和导热材料。 (4)S是液体。 (5) M3、小表示Mi与球M2的联接管和接口 。
再看有关实施内容 (1)设计过程中该传感器处在自然静状态。外壳体球M工圆心与球M2圆心相重合0点。在O点水平面(X、Y)和垂线Z构成X-Y-Z正交座标系统。结构设计几何尺寸单位为mm，比例系数K = 1。 (2)外壳体球Mi的内直径&为40mm，球M2的外直径d2为10mm，球内壁与球M2间距d3为15mm，其比例尺寸为K(4 : d2 : d3) = 40mm : 10mm : 15mm。
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(3)外端电极片Dp^、D3与球M工内壁为连续面。为顾及有关电路和显示系统，把电极D" D2、 D3选取为面积相等，对应边相等，并且几何形式对于垂线轴Z三对称。
(4)从俯视图计得，每个电极板DpD2、D3在一个水平面中的弧边长度1^与相邻电极片边距弧长度为L2。即:1^ (电极)=L2 (绝缘)山L2.(均隔6段)，从立剖图2中计
得电极Dp d2、 d3的每个曲边中线长度<formula>formula see original document page 4</formula>
(5)为确保传感器中心0点的相对不变性，除了支撑管M3之外，适当加入加强绝缘质支撑，其条件为&《K2分别是外壳体M工弹性系数，支撑的弹性系数。
为确保外壳体内壁电极板DpD2、D3内端电极球D。面及液体S关系的连续性，应有液体S水平面低于0点处的水平面1. 5mm。
权利要求
SDG型三维应变传感器的原理，就是在外壳体M1容许承受应力强度条件下，外力作用于外壳体时，将随着外壳体材料的弹性系数而产生不同的形变，则产生出外壳体内壁电极片Dj、液体S、导电球M2外壁电板面D0之间相对位移，即可能够转化为电参量。在传感器的结构设计上，应随使用的环境条件而变化。这里采用了结构主体的几何型式不变，而传感器体积规格可以按照一个标准比例尺寸调整。具体做法是把该种传感器的几何型式归化为两个直径不同的空圆球的圆心01、02，约束一个圆心点0。外壳体空圆球M1内壁直径为d1，空圆球M2外直径为d2，球M1内壁与球M2外壁之间距为d3，即中心点为O＝O1+O2，尺寸调整条件为K(d1∶d2∶d3)，K是调整系数。外壳体球M1内壁为绝缘质，球M2为导电质，外端电极片Di(D1、D2......)与外壳体M1内壁为连续面。外端电极片具体分布数目、形状及面积、曲边尺寸均由所需确定。
2. 依据权利要求l，一个外端电极为三片的传感器结构设计方案和具体做法为(1) 设计过程中该传感器处在自然静状态。外壳体球M工圆心与球12圆心相重合O点。 在0点水平面(X、Y)和垂线Z构成X-Y-Z正交座标系统。结构设计几何尺寸单位为mm，比 例系数K = 1。(2) 外壳体球Mi的内直径&为40mm，球M2的外直径d2为10mm，球内壁与球M2间距 d3为15mm，其比例尺寸为K" : d2 : d3) = 40mm : 10mm : 15mm。(3) 外端电极片D^D2、D3与球M工内壁为连续面。为顾及有关电路和显示系统，把电极 Dp D2、 D3选取为面积相等，对应边相等，并且几何形式对于垂线轴Z三对称。(4) 从俯视图计得，每个电极板Dp^、D3在一个水平面中的弧边长度1^与相邻电极片 边距弧长度为L"即:M电极)二L2(绝缘)山:L2...(均隔6段)，从立剖图2中计得:电极Dpd2、d3的每个曲边中线长度1^3=+丌d尸丌(mm)。(5) 为确保传感器中心0点的相对不变性，除了支撑管M3之外，适当加入加强绝缘质支 撑，其条件为&《K2分别是外壳体M工弹性系数，支撑的弹性系数。为确保外壳体内壁电极板Dp D2、 D3内端电极球D。面及液体S关系的连续性，应有液 体S水平面低于0点处的水平面1. 5mm。
全文摘要
该发明是一种SDG型三维应变传感器。有关地震、滑坡及桥梁、建筑物、矿窑、工程结构、构件、堆放材料等受力突变现象，应当施行早期监测。而短缺这种实用技术。这里提供这种SDG型三维应变传感器。该传感器专用于监测地球深层、桥梁、建筑物、矿窑、堆放材料、车辆、飞行物等承受应力(意指压力、拉力、剪力、弯矩、滚动)的状态。也属于广泛普通位角传感器。具有体积适可、成品低、精度高、分辨率高，反应速度快、应用范围广等优点。
文档编号G01B7/16GK101769715SQ20081018688
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者赵秀卿 申请人:赵秀卿