本发明属于传感器技术领域，涉及力传感器，特别涉及一种分层的电容式多维力传感器。
背景技术：
多维力传感器能够实现空间多维力信号的测量，其作为实现工业智能化最重要的传感器之一，广泛应用在机械加工、汽车制造、智能化机器人以及航空航天等领域。力传感器种类较多，按力信号产生的方式可分为应变式、压电式、压磁式、光学式与电容式等。目前市场上较为成熟的力传感器主要是电磁式和应变式。电磁式力传感器输出信号的本质是两路具有相位差的角位移信号，通过对信号进行组合处理后得到力信息；该传感器是一种无磨损的非接触式传感器，但由于体积较大，无法应用于机器人当中。应变式灵敏度较高、响应较快，然而其结构与电路设计复杂，力解耦困难，需要额外的a/d转化器，需要精密粘贴应变片，而且应变片容易损坏，以及对电磁噪声过于灵敏。
电容式力传感器具有温度稳定性好、结构简单，适应性强、静电引力小、动态响应好，且能够实现非接触式检测等优点。然而目前电容式多维力传感器主体结构加工起来极为复杂，导致加精度不高，从而影响测量精度。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对目前电容式多维力传感器的不足，提出了一种分层的电容式多维力传感器，采用测量层与变形层上下分层分布。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案如下：
一种分层的电容式多维力传感器，它主要由变形层1、测量层2组成；所述变形层1至少包括变形层外圈3、变形层内圈4、蛇形结构变形梁5、过载保护梁6；所述变形层内圈4上设有螺纹孔7和通孔8；所述测量层2至少包括测量层内圈9、平行板感应电容器动电极部分10、垂直型感应电容器动电极部分11；平行板感应电容器动电极部分10与垂直型感应电容器动电极部分11数量均为4个，且都均匀分布于测量层内圈9外侧。测量层2其通过螺纹孔7固定连接于变形层内圈4上；所述蛇形结构变形梁5沿着变形层内圈4外侧呈轮辐式分布；所述过载保护梁6为连接于变形层内圈4外缘的悬臂梁，且沿变形层内圈4外侧均匀分布，用于安装过载保护装置。
本发明的特点和有益效果在于：
本发明采用测量层与变形层上下分层分布，测量层和变形层可以使用不同材料，同时使得传感器更容易加工，降低传感器成本、提高加工精度，从而提高传感器的测量精度。
附图说明
图1为本发明的立体分解图；
图2为本发明的组装图；
附图中：1.变形层；2.测量层；3.变形层内圈；4.变形层外圈；5.蛇形结构变形梁；6.过载保护梁；7.螺纹孔；8.通孔；9.测量层内圈；10.平行板感应电容器动电极部分；11.垂直型感应电容器动电极部分。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，在下文将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。
如附图1至2所示，一种分层的电容式多维力传感器，它主要由变形层1、测量层2组成；所述变形层1至少包括变形层外圈3、变形层内圈4、蛇形结构变形梁5、过载保护梁6；所述变形层内圈4上设有螺纹孔7和通孔8；所述测量层2至少包括测量层内圈9、平行板感应电容器动电极部分10、垂直型感应电容器动电极部分11；平行板电容动电极部分10与垂直型电容动电极部分11数量均为4个，且都均匀分布于测量层内圈9外侧。测量层2其通过螺纹孔7固定连接于变形层内圈4上；所述蛇形结构变形梁5沿着变形层内圈4外侧呈轮辅式分布，其一端连接于变形层外圈3内侧，另一端连接于变形层内圈4内侧；所述过载保护梁6为连接于变形层内圈4外缘的悬臂梁，且沿变形层内圈4外侧均匀分布，用于安装过载保护装置。图中蛇形结构变形梁5数目为4，但在实际生产过程中，可以根据弹性力的大小调整蛇形结构形变形梁5的数目。
本发明的工作过程如下：变形层内圈4受到外部载荷，通过蛇形结构变形梁5传递到变形层外圈3，在传递里过程中，蛇形结构变形梁5发生形变使测量层2发生微小偏转，从而导致电容的极距变化，使电容器的电容值发生改变，通过检测电路采集电容量的改变值，最后通过相应的解耦公式算出各个方向的力。
最后说明的是以上仅是本发明的优选实施方式，而本发明并非仅局限于以上实施例，还可以做各种修改或变形。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。凡运用本发明原理所研究的等效技术变化，均包含于本发明的专利范围内。