一種三維方向測試裝置的製作方法
2023-10-18 13:29:54
專利名稱：一種三維方向測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於傳感器技術領域，尤其涉及一種三維方向測試裝置。
背景技術：
傳感器技術是當今世界迅猛發展起來的高新技術之一，它與通信技術、計算機技術構成信息產業的三大支柱之一。高精度的角度測量在工業、科研和國防等各個領域都有著廣泛的應用。按轉換原理不同有很多實現形式，如光柵式、加速度計式、電容式等。根據不同形式又可分為變面積、變間隙、變介電常數等類型。文中提出了一種新型的的三維方向傳感器，可以三維各個方向檢測被測物體，同時可以減小了因為液體波動或者外接磁場而引起的一系列不必要的幹擾。
發明內容
本發明提供了一種三維方向測試裝置，旨在解決現有技術提供的三維方向傳感器，結構複雜、成本高昂，誤差大、精度低、適應範圍小的問題。本發明的目的在於提供一種三維方向測試裝置，該三維方向測試裝置包括:三維方向測試傳感器，用於採集被測物體的三維運動信息，將被測物體的三維運動信息轉換成電信號，並對電信號進行輸出；數據處理終端，與所述三維方向測試傳感器相連接，用於接收所述三維方向測試傳感器輸出的電信號，經數據處理後，獲得被測物體三維運動方向或者加速度大小方向。進一步，所述三維方向測試傳感器由第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器構成，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器所在的平面相互垂直。進一步，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器在使用時只使用其中兩個，兩個三維方向傳感器暨加速度傳感器返回的電信號組成數組，數組與測試方向或加速度大小方向成一一對應關係，數據經過處理，即可得出對應被測物體三維方向或者加速度大小方向。進一步，所述第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器均呈圓環狀。進一步，所述第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器均包括:環狀薄金屬片(金屬絲均可)、裸電阻絲、玻璃外殼、導電液、電源埠、信號埠 ；所述導電液放置在所述裸電阻絲與環狀薄金屬片之間的凹槽中，環狀薄金屬片可以用低阻率金屬絲替代，所述裸電阻絲與所述環狀薄金屬片的位置可以互換，，所述裸電阻絲及環狀薄金屬片固定在所述玻璃外殼上；所述裸電阻絲上設置有所述電源埠，所述環狀薄金屬片上設置有所述信號端□。進一步，所述裸電阻絲上的電源埠所加的電壓為恆定電壓。進一步，所述第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器中放置的為低電阻率的導電液。進一步，所述導電液可採用水銀。進一步，導電液在外力作用下流動，與裸電阻絲不同位置連接形成迴路，信號埠輸出對應電信號。本發明提供的三維方向測試裝置，三維方向測試傳感器採集被測物體的三維運動信息，將被測物體的三維運動信息轉換成電信號，數據處理終端接收三維方向測試傳感器輸出的電信號，經數據處理後，獲得被測物體三維運動方向或者加速度大小方向，三維方向測試傳感器由三個三維方向傳感器暨加速度傳感器構成，三個三維方向傳感器暨加速度傳感器所在的平面相互垂直，三個三維方向傳感器暨加速度傳感器在使用時只使用其中兩個，兩個三維方向傳感器暨加速度傳感器返回的電信號組成數組，數組與測試方向或加速度大小方向成一一對應關係，數據經過處理，即可得出對應被測物體三維方向或者加速度大小方向；該三維方向測試裝置結構簡單、成本低廉、誤差小、精度高，具有較強的推廣與應用價值。
圖1是本發明實施例提供的三維方向測試裝置的結構框圖；圖2是本發明實施例提供的第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器的俯視圖構示意圖；圖3是本發明實施例提供的第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器的側視圖構示意圖；圖4是本發明實施例提供的三維方向測試裝置的一種外型布置示意圖；圖5是本發明實施例提供的三維方向測試裝置的另一種外型布置示意圖；圖6是本發明實施例提供的三維方向測試傳感器的原理示意圖；圖7是本發明實施例提供的三維方向測試傳感器的原理示意圖；圖8是本發明實施例提供的三維方向測試傳感器的原理示意圖。圖中:11、三維方向測試傳感器；111、第一三維方向傳感器暨加速度傳感器；1111、薄金屬片；1112、裸電阻絲；1113、玻璃外殼；1114、導電液；1115、電源埠 ；1116、信號埠 ；112、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器；113、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器；12、數據處理終端。11、三維方向測試傳感器11 ;111、第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111 ；1111、薄金屬片1111 ;1112、裸電阻絲1112 ;1113、玻璃外殼1113 ;1114、導電液1114 ;1115、電源埠 1115 ;1116、信號埠 1116 ;112、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112 ;113、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113 ;12、數據處理終端12。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定發明。圖1示出了本發明實施例提供的三維方向測試裝置的結構。為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分。該三維方向測試裝置包括:三維方向測試傳感器11，用於採集被測物體的三維運動信息，將被測物體的三維運動信息轉換成電信號，並對電信號進行輸出；數據處理終端12，與三維方向測試傳感器11相連接，用於接收三維方向測試傳感器11輸出的電信號，經數據處理後，獲得被測物體三維運動方向或者加速度大小方向。在本發明實施例中，三維方向測試傳感器11由第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113構成，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113所在的平面相互垂直。在本發明實施例中，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113在使用時只使用其中兩個，兩個三維方向傳感器暨加速度傳感器返回的電信號組成數組，數組與測試方向或加速度大小方向成一一對應關係，數據經過處理，即可得出對應被測物體三維方向或者加速度大小方向。在本發明實施例中，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113均呈圓環狀。在本發明實施例中，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113均包括:環狀薄金屬片1111、裸電阻絲1112、玻璃外殼1113、導電液1114、電源埠 1115、信號埠 1116 ；導電液1114放置在裸電阻絲1112與環狀薄金屬片1111之間的凹槽中，裸電阻絲1112設置在環狀薄金屬片1111的外圈上，裸電阻絲1112及環狀薄金屬片1111固定在玻璃外殼1113上；裸電阻絲1112上設置有電源埠 1115，環狀薄金屬片1111上設置有信號埠1116。在本發明實施例中，裸電阻絲1112上的電源埠 1115所加的電壓為恆定電壓。在本發明實施例中，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器111、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器112及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器113中放置的為低電阻率的導電液1114。在本發明實施例中，導電液1114可採用水銀。在本發明實施例中，導電液1114在外力作用下流動，與裸電阻絲1112不同位置連接形成迴路，信號埠 1116輸出對應電信號。下面結合附圖及具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。該三維方向測試裝置主要由3個大小相同或者不同的三維方向傳感器暨加速度傳感器構成，三個平面相互垂直放置，每個三維方向傳感器暨加速度傳感器基本原理均相同，即通過導電液1114在外力作用下流動與裸電阻絲1112不同位置連接形成迴路，進而返回對應電信號，數據經過處理，即可得出對應被測物體三維方向或者加速度大小方向，本裝置結構簡單，成本低廉，誤差小精度高，適應各種場景應用。二設計思路及原理1.三維方向傳感器暨加速度傳感器三維方向傳感器暨加速度傳感器基本原理是通過導電液1114在外力作用下流動與裸電阻絲1112不同位置連接形成迴路，進而返回對應電信號，三個三維方向傳感器暨加速度傳感器在使用時實際只使用其中兩個，原理一樣，使用的兩個配件返回的電信號組成的數組與測試方向或加速度大小方向成一一對應關係，數據經過處理，即可得出對應被測物體三維方向或者加速度大小方向。如圖2及圖3所示，使用時電源埠 1115輸入一個恆定電壓U，此時要是此配件方向發生偏移或者加速度作用下水銀小球會沿著邊緣滾動，並將薄金屬片1111、裸電阻絲1112短接將電信號由信號埠 1116傳出。假設埠為O點，相對O點偏轉角度Θ滿足。
權利要求
1.一種三維方向測試裝置，其特徵在於，該三維方向測試裝置包括: 三維方向測試傳感器，用於採集被測物體的三維運動信息，將被測物體的三維運動信息轉換成電信號，並對電信號進行輸出； 數據處理終端，與所述三維方向測試傳感器相連接，用於接收所述三維方向測試傳感器輸出的電信號，經數據處理後，獲得被測物體三維運動方向或者加速度大小方向。
2.如權利要求1所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，所述三維方向測試傳感器由第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器構成，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器所在的平面相互垂直。
3.如權利要求2所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器、第三三維方向傳感器暨加速度傳感器在使用時只使用其中兩個，兩個三維方向傳感器暨加速度傳感器返回的電信號組成數組，數組與測試方向或加速度大小方向成一一對應關係，數據經過處理，即可得出對應被測物體三維方向或者加速度大小方向。
4.如權利要求2所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，所述第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器均呈圓環狀。
5.如權利要求2所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，所述第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器均包括:環狀薄金屬片、裸電阻絲、玻璃外殼、導電液、電源埠、信號埠 ； 所述導電液放置在所述裸電阻絲與環狀薄金屬片之間的凹槽中，環狀薄金屬片可以用低阻率金屬絲替代，所述裸電阻絲與所述環狀薄金屬片的位置可以互換，所述裸電阻絲及環狀薄金屬片固定在所述玻璃外殼上； 所述裸電阻絲上設置有所述電源埠，所述環狀薄金屬片上設置有所述信號埠。
6.如權利要求5所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，所述裸電阻絲上的電源埠所加的電壓為恆定電壓。
7.如權利要求5所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，所述第一三維方向傳感器暨加速度傳感器、第二三維方向傳感器暨加速度傳感器及第三三維方向傳感器暨加速度傳感器中放置的為低電阻率的導電液。
8.如權利要求7所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，所述導電液可採用水銀。
9.如權利要求5所述的三維方向測試裝置，其特徵在於，導電液在外力作用下流動，與裸電阻絲不同位置連接形成迴路，信號埠輸出對應電信號。
全文摘要
本發明公開了一種三維方向測試裝置，三維方向測試傳感器採集被測物體的三維運動信息，將被測物體的三維運動信息轉換成電信號，數據處理終端接收三維方向測試傳感器輸出的電信號，經數據處理後，獲得被測物體三維運動方向或者加速度大小方向，三維方向測試傳感器由三個三維方向傳感器暨加速度傳感器構成，三個三維方向傳感器暨加速度傳感器所在的平面相互垂直，三個三維方向傳感器暨加速度傳感器在使用時只使用其中兩個，兩個三維方向傳感器暨加速度傳感器返回的電信號組成數組，數組與測試方向或加速度大小方向成一一對應關係，數據經過處理，可得被測物體三維方向或加速度大小方向；該三維方向測試裝置結構簡單、成本低廉、誤差小、精度高。
文檔編號G01P15/08GK103175989SQ20131007730
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者曾體賢, 黃超 申請人:西華師範大學