一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器制造技術

本實用新型專利技術提供了一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，包括外殼以及位于外殼內部的圓柱形磁體，外殼內置有圓柱形質量塊，質量塊套于磁體外部并與磁體共軸，質量塊的外側面纏繞有線圈，線圈的兩端通過設置于外殼上的通孔穿出作為電流輸入輸出端；外殼內壁下部設有紅外發射管，外殼內壁底部設有CCD芯片，所述CCD芯片的引腳與導線連接，導線通過設置于外殼底部的通孔穿出作為CCD控制端口，質量塊底部安裝開有方形孔的擋光片，擋光片位于紅外發射管與紅外硅光管之間。本實用新型專利技術結構簡單、低頻特性好、測量精度、靈敏度高，能夠廣泛地應用于地球物理勘探、地震測量、交通運輸、航空航天等領域。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，屬于測量設備領域。
技術介紹
加速度傳感器(又稱加速度計)是用于測量物體運動加速度的一種裝置，廣泛地應用于地球物理勘探、地震測量、交通運輸、航空航天等領域。加速度傳感器是利用慣性原理進行工作的。通常有兩種測量物體運動加速度的方法：(1)通過測量物體相對于慣性檢測質量的位移或速度，并對其進行導數運算而得到加速度；(2)通過測量隨被測物體一起運動的慣性檢測質量所受到的慣性力的大小來獲得物體運動的加速度。加速度傳感器的種類繁多，從純機械式的逐漸發展到液浮、磁懸浮和氣浮式，以及后來的撓性、激光、壓電晶體諧振式等。不同類型的加速度計，優缺點各不相同，同時也決定了它們的應用場合的不同。如電容式的加速度計，具有溫度系數小、穩定性好、靈敏度高的優點，但是缺點是加工精度要求太高且信號處理電路復雜；壓電式加速度計具有較高的響應帶寬和高的靈敏度，但是壓電材料極化產生的是直流電荷，在低頻的時候難以進行壓電測量，影響傳感器的低頻特性。總體來看，加速度傳感器性能的優劣，關鍵要看其在低頻段的響應情況，然而，要獲取物體作低頻運動時的加速度是非常困難的，必須采用新的原理、特殊的方法和技術，保證其在低頻段有良好的加速度響應曲線。
技術實現思路
為了解決現有技術的不足，本技術提供了一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，結構簡單、低頻特性好、測量精度、靈敏度高，能夠廣泛地應用于地球物理勘探、地震測量、交通運輸、航空航天等領域。本技術為解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，包括外殼以及位于外殼內部的圓柱形磁體，外殼內置有圓柱形質量塊，所述質量塊設有直徑大于磁體直徑的圓柱形通孔，圓柱形通孔與質量塊共軸，質量塊套于磁體外部并與磁體共軸，質量塊的頂部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的頂部，質量塊的底部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的底部，質量塊的外側面纏繞有線圈，線圈的兩端通過設置于外殼上的通孔穿出作為電流輸入輸出端；外殼內壁下部設有紅外發射管，外殼內壁底部設有用于接收紅外發射管發射出的紅外光的CCD芯片，所述CCD芯片的引腳與導線連接，導線通過設置于外殼底部的通孔穿出作為CCD控制端口，質量塊底部安裝開有方形孔的擋光片，擋光片位于紅外發射管與紅外硅光管之間。所述CCD芯片采用TCD1200D芯片。所述外殼采用軟磁材料。所述圓柱形磁體上底中心和下底中心均開有螺紋孔，外殼的頂部和頂部開有配套螺紋孔，圓柱形磁體通過分別位于上底和下底的螺栓與外殼連接。質量塊的頂部和底部各通過2根彈簧分別與外殼內壁的頂部和底部連接。所述硅光管背對紅外發射管的一面覆蓋有金屬膜。所述差分信號輸出端與串聯的前置放大器、A\\D轉換器、控制器、輸出電流控制芯片連接，輸出電流控制芯片再與電流輸入輸出端連接。所述控制器與顯示器連接。所述控制器為單片機或DSP。本技術基于其技術方案所具有的有益效果在于：(1)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器安裝于待測物體上，當質量塊連同擋光片與外殼不發生位移時，紅外發射管透過擋光片的方形槽所形成的光斑均勻分布在CCD芯片上，當質量塊連同擋光片與外殼發生位移，由于照射在CCD芯片上的光斑位置發生變化(照射在了CCD芯片不同的二極管上)，CCD芯片便能通過輸出的電信號反映位移的變化，可以通過輸出的電信號反應相對位移的變化，利用該差分信號進行處理產生反饋電流，該反饋電流從線圈的兩端輸入輸出，圓柱形磁體產生均勻環形磁場，當質量塊發生位移時，質量塊外側面纏繞的線圈能夠產生感應電流，質量塊由于洛倫茲力的作用向上或向下移動，保持與外殼的位置動態平衡，通過測試電流大小，能夠求出質量塊的受力，從而根據受力測得傳感器外殼的加速度大小；(2)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器采用TCD1200D芯片，它是一種高靈敏度、低暗電流、2160像元的線陣CCD圖象傳感器，該傳感器可用于傳真、圖象掃描和OCR，該器件的內部信號預處理電路包含采樣保持和輸出預放大電路，它包含一列2160像元的光敏二極管；(3)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，其磁體和外殼通過螺栓連接，可以通過調節上下兩個螺栓調節磁體在外殼內部的高度，進而調整磁場使其均勻分布；(4)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，各彈簧大小、規格相同，不僅起到支撐質量塊的作用，還起到隔振作用；(5)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，硅光管的反面要用金屬膜覆蓋，能夠避免其它紅外線的影響，使結果更準確；(6)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，由于加入了反饋環節，質量塊與外殼始終保持在相對位置動態平衡狀態，相對于其他類型的加速度傳感器，動態響應范圍大，低頻特性好；(7)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器機械結構簡單，制作方便，易于調節，便于安裝，既可以豎直安裝在物體的表面測量其豎直方向的加速度；也可以橫向安裝，測量物體水平方向的加速度；(8)本技術的基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，具有不受溫度和氣壓影響的特點，造價低、體積小，適用于火箭、船舶、火車等一些列需要平衡控制的設備中。附圖說明圖1是本技術的外部結構示意圖。圖2是本技術的內部結構示意圖。圖3是本技術的電路原理圖。圖中：1—外殼，2—磁體，3—質量塊，4—線圈，5—擋光片，6—紅外發射管，7—CCD芯片，8—彈簧，9—螺栓，10—CCD控制端口。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術作進一步說明。參照圖1、圖2和圖3，本技術提供了一種基于CCD(電荷耦合器件)位置檢測的伺服式加速度傳感器，包括外殼1以及位于外殼內部的圓柱形磁體2，外殼內置有圓柱形質量塊3，所述質量塊設有直徑大于磁體直徑的圓柱形通孔，圓柱形通孔與質量塊共軸，質量塊套于磁體外部并與磁體共軸，質量塊的頂部通過2根以上彈簧8連接于外殼內壁的頂部，質量塊的底部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的底部，質量塊的外側面纏繞有多匝線圈4，線圈的兩端通過設置于外殼上的通孔穿出作為電流輸入輸出端，即圖中的a端和b端；外殼內壁下部設有紅外發射管6，外殼內壁底部設有用于接收紅外發射管發射出的紅外光的CCD芯片7，所述CCD芯片的引腳與導線連接，導線通過設置于外殼底部的通孔穿本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，包括外殼以及位于外殼內部的圓柱形磁體，其特征在于：外殼內置有圓柱形質量塊，所述質量塊設有直徑大于磁體直徑的圓柱形通孔，圓柱形通孔與質量塊共軸，質量塊套于磁體外部并與磁體共軸，質量塊的頂部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的頂部，質量塊的底部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的底部，質量塊的外側面纏繞有線圈，線圈的兩端通過設置于外殼上的通孔穿出作為電流輸入輸出端；外殼內壁下部設有紅外發射管，外殼內壁底部設有用于接收紅外發射管發射出的紅外光的CCD芯片，所述CCD芯片的引腳與導線連接，導線通過設置于外殼底部的通孔穿出作為CCD控制端口，質量塊底部安裝開有方形孔的擋光片，擋光片位于紅外發射管與紅外硅光管之間。

【技術特征摘要】
1.一種基于CCD位置檢測的伺服式加速度傳感器，包括外殼以及位于外殼內部的圓柱形磁體，其特征在于：外殼內置有圓柱形質量塊，所述質量塊設有直徑大于磁體直徑的圓柱形通孔，圓柱形通孔與質量塊共軸，質量塊套于磁體外部并與磁體共軸，質量塊的頂部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的頂部，質量塊的底部通過2根以上彈簧連接于外殼內壁的底部，質量塊的外側面纏繞有線圈，線圈的兩端通過設置于外殼上的通孔穿出作為電流輸入輸出端；外殼內壁下部設有紅外發射管，外殼內壁底部設有用于接收紅外發射管發射出的紅外光的CCD芯片，所述CCD芯片的引腳與導線連接，導線通過設置于外殼底部的通孔穿出作為CCD控制端口，質量塊底部安裝開有方形孔的擋光片，擋光片位于紅外發射管與紅外硅光管之間。
2.根據權利要求1所述的基于CCD...

【專利技術屬性】
技術研發人員：冉秀峰，胡斌，寇天，李俊，祝凱，范斌強，王心霞，陳曉龍，姚遠，李立辰，胡明星，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：新型
國別省市：湖北;42