專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微弱力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于微弱力的測(cè)量或稱(chēng)重的微弱力傳感器，尤其是包括光源、凸透鏡、二元線列光電二極管的微弱力傳感器，涉及光電傳感技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)在使用的力傳感器有多種，根據(jù)工作原理區(qū)分主要有壓阻式和壓電式兩種。壓力阻式傳感器根據(jù)敏感元件在外力作用下電阻發(fā)生變化這一效應(yīng)制成，敏感元件大都采用半導(dǎo)體材料，而半導(dǎo)體材料穩(wěn)定性較差，這類(lèi)傳感器溫漂、時(shí)漂較大，重復(fù)誤差較大，精度及靈敏度較低，壓電式力傳感器根據(jù)敏感元件的壓電效應(yīng)制成，一般用于探測(cè)強(qiáng)外力，在小量程下靈敏度低。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是針對(duì)上述不足，提出一種靈敏度高和穩(wěn)定性高的微弱力傳感器。
本實(shí)用新型以如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，它由發(fā)光二極管、單面凸透鏡、彈性元件、小孔光闌、敏感元件、外套組成，其中，單面凸透鏡及發(fā)光二極管設(shè)在外套內(nèi)，凸透鏡的外凸面與發(fā)光二極管相向，在外套外部有彈性元件，小孔光闌與彈性元件相連。敏感元件采用二元線列光電二極管，由小孔光闌將其與凸透鏡隔開(kāi)，二元線列光電二極管敏感元通過(guò)小孔光闌的小孔與單面凸透鏡的外平面相對(duì)，由光源發(fā)出的光通過(guò)凸透鏡轉(zhuǎn)換成平行光，外力通過(guò)光闌所處的長(zhǎng)條傳到彈性元件上，彈性元件位移導(dǎo)致光門(mén)移動(dòng)，使得二元線列光電二極管接收到的平行光發(fā)生變化。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實(shí)用新型采用了光電式結(jié)構(gòu)，利用光的移動(dòng)傳遞力的信息，故其靈敏度高，另外，這種結(jié)構(gòu)通過(guò)差分可消除光源波動(dòng)、光電管溫漂、時(shí)漂、暗電流的影響，所以，其穩(wěn)定性高。二元線列光電二極管接收光強(qiáng)的大小受光闌控制，無(wú)論光闌發(fā)生何種變化，都可用及時(shí)調(diào)零來(lái)探測(cè)光強(qiáng)。本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型中的小孔光 示意圖。
下面參照說(shuō)明書(shū)附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方案外套(7)可制成園筒狀，發(fā)光二極管(1)及二元線列光電二極管(3)可采用波長(zhǎng)為0.9微米的發(fā)光二極管及硅光電二極管或波長(zhǎng)為1.3微米的發(fā)光二極管及鍺發(fā)光電二極管，彈性元件可為金屬板或不銹鋼絲，發(fā)光二極管(1)及單面凸透鏡(2)設(shè)在外套(7)內(nèi)，發(fā)光二極管與凸透鏡(2)的外凸面相向，彈性元件(5)的一端由螺釘(6)固定在外套(7)的外部，且與外套(1)成一傾斜角，小孔光闌(4)與彈性元件的一端相連，其上的小孔開(kāi)口大小與二元線列光電二極管的兩敏感元的間距相等，小孔光闌(4)的一側(cè)與凸透鏡(2)的平面(8)相對(duì)，另一側(cè)與二元線列光電二極管(3)相對(duì)，上述各零件由外套(7)將它們有機(jī)結(jié)合，使發(fā)光管(1)、凸透鏡(2)、二元線列光電二極管(3)同軸。當(dāng)小孔光闌(4)受力發(fā)生位置變化時(shí)，二元線列光電二極管(3)二敏感元接收到的光強(qiáng)發(fā)生變化，輸出的電信號(hào)差變化，從而將力的信息傳遞出來(lái)。
權(quán)利要求1.一種用于微弱力測(cè)量或稱(chēng)重的微弱力傳感器，包括外套、敏感元件，其特征在于在外套內(nèi)設(shè)有發(fā)光二極管及單面凸透鏡，凸透鏡的外凸面與發(fā)光二極管相向，在外套外部有彈性元件，在彈性元件上設(shè)有小孔光闌，敏感元件采用二元線列光電二極管，由小孔光闌將其與凸透鏡隔開(kāi)，二元線列光電二極管通過(guò)小孔光闌的小孔與單面凸透鏡的外平面相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微弱力傳感器，其特征在于彈性元件為金屬片或鋼絲，固定在外套外部且與外套成一傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微弱力傳感器，其特征在于小孔光上小孔之開(kāi)口大小與二元線列光電二極管的二敏感元之間距相等。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種由發(fā)光二極管、單面凸透鏡、外套、彈性元件、小孔光闌、二元線列光電二極管組成的用于測(cè)量微弱力的力傳感器。發(fā)光二極管及單面凸透鏡設(shè)在外套內(nèi)，發(fā)光二極管與單面凸透鏡的外凸面相向，彈性元件固定在外套的外部，其另一端設(shè)有小孔光闌，單面凸透鏡的外平面通過(guò)小孔光闌上的小孔與二元線列光電二極管相對(duì)。具有測(cè)量精度高，靈敏度及穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L1/00GK2096055SQ91213188
公開(kāi)日1992年2月12日 申請(qǐng)日期1991年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月7日
發(fā)明者萬(wàn)遂人, 孫小菡 申請(qǐng)人:東南大學(xué)