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专利名称：高精度小角度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，具体的说是一种应用在电子水平测量仪器中实现电
子数显的小角度传感器，属于精密测量应用领域。
背景技术：
如今电子测量仪器在各个领域的广泛应用，给企业的发展注入了新的动力，人民 的生活带来了方便，它测量准确、价格合理，因此在农业、销售业、机械行业以及勘探行业广 泛应用，比如电子秤、测量仪、定位器等等。高精度的测量仪器均离不开传感器，所以传感器 性能、稳定性的好坏将直接影响精密测量设备的质量。 中国实用新型专利88221217. 6公开了一种磁芯电感式微位移传感器，用于脉搏 和血压测量、机械震动和微小长度变化监测。传感器的主要部件是一个微型探头和一个多 谐振荡桥。探头中包含一个固定在弹性元件上的永磁体，两个以软磁铁氧体为磁芯的电感 线圈。中国发明专利88105108. X还公开了一种振动电容传感器，它利用谐振片振荡改变电 容原理实现对被振动物体检测。 上述各种传感器虽各有特点，但均存在一些缺陷，比如说结构比较复杂、造价比较 高、测量数据准确性较差，性能不稳定等等。

实用新型内容针对现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种高精度 小角度传感器，该设备结构简单、成本低廉，应用在精密仪器设备中性能稳定、测量结构准 确。 为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是，一种高精度小角度传感
器，包括两个极板构成的电容系统，其特征在于所述电容系统的两极板之间设置芯片，芯
片上设置有与圆形动极板连接的游丝，所述芯片与极板之间设置隔离装置。
上述的高精度小角度传感器，所述极板是差动电容定极板，数量设置两块。 上述的高精度小角度传感器，所述芯片包括外固定环、圆形动极板和游丝。 上述的高精度小角度传感器，该游丝的数量设置三根。 上述的高精度小角度传感器，所述三根游丝在外固定环上360度内均匀分布，设 置在外固定环与圆形动极板之间，依次由外环环绕圆形动极板一又三分之一圈后连接到动 极板上。 上述的高精度小角度传感器，该隔离装置是电容器隔环，数量设置两个，分别设置 在定极板和芯片之间。 本实用新型高精度小角度传感器的优点是结构简单、造价低廉并且性能稳定，可 广泛应用于各种电于检测、调试等设备，测量结果精度高，传感器芯片采用厚度0. 05mm的 铍青铜作基片，并进行了平整处理和真空时效处理，性能更加稳定，抗干扰性强、使用寿命高等。以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。


图1为本实用新型高精度小角度传感器的主视图； 图2为本实用新型高精度小角度传感器的左视图； 图3为图1中芯片3的具体结构放大示意图； 图4为图3中A-A剖视图。
具体实施方式如图1所示，该高精度小角度传感器包括差动电容定极板1、差动电容定极板7、芯 片3和电容器隔环2 ;该差动电容定极板的个数设置为两块，电容器隔环2设置两块，分别 设置在两块差动电容定极板1、7与芯片3中间，用于隔开两块差动电容定极板与芯片3，起 到绝缘的作用。 如图2所示，为该高精度小角度传感器的外形结构图。 如图3所示，该芯片由外固定环4、圆形动极板5和游丝6构成，游丝6的数量设置 为三根，三根游丝6在360°内均匀分布，依次由外环环绕圆形动极板5 —又三分之一圈后 连接到圆形动极板5上。 如图4所示，是芯片2的剖视图，该高精度小角度传感器水平放置时，芯片3的外 固定环4，三根游丝6和圆形动极板5在同一平面内。 该高精度小角度传感器的工作方式为当传感器沿轴向倾斜时，芯片3将产生相 应的位移，致使一个差动电容定极板1的电容量上升，另一个差动电容定极板7的电容量下 降，由圆形动极板5输出的信号将会发生相应的变化。 当芯片3(尤其是游丝6)产生翘曲时，将使三根游丝6通过圆形动极板5的连接 在轴向上相互加载，其结果使水平仪零位产生漂移。同时还使三根游丝6的弹性特性不一 致，每根游丝6的负荷状态也不同。在芯片3进行侧滚的过程中，三根游丝6的负载状态将 发生变化，从而导致动极板的轴向位移而发生信号输出。所以，芯片3的翘曲变形是造成侧 滚输出信号的主要原因。该高精度小角度传感器的最高精度可达0. 001mm/m。 由于电子测量仪器、设备等的线性、稳定性均取决于传感器的特性，所以该高精度 小角度传感器的芯片3，是采用厚度为0. 05mm的铍青铜作基片，通过光刻工艺制作而成。它 的翘曲变形与材料本身有密切的关系。所以光刻工艺之前对铍青铜基片的平整与时效处 理。因此在光刻工艺前，先对基片进行平整处理和真空时效处理致关重要。因此在光刻工 艺前，先对基片进行平整处理和真空时效处理，使基片的内应力减至最小。 虽然铍青铜基片已进行了时效处理，但是基片经光刻工艺后，结构发生了变化，其 内应力将重新分布。尤其是在游丝6加工中，大的内应力将使游丝6产生更大的翘曲变形， 这必然导致芯片3的三根游丝6不在同一平面内，并且这种变形还是时间的函数。这样，当 水平仪发生侧滚时，圆形动极板5便会发生轴向位移而使显示值发生变化。所以，游丝6加 工后，应及时置于夹具内，以防进一步产生变形，并且要进行再时效处理，以消除内应力。 当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也不限于上述举例，凡是 在本实用新型实质范围内作出的变化、改型、添加或替换以及应用，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种高精度小角度传感器，包括两个极板构成的电容系统，其特征在于所述电容系统的两极板之间设置芯片，芯片上设置有与圆形动极板连接的游丝，所述芯片与极板之间设置隔离装置。
2. 根据权利要求1所述的高精度小角度传感器，其特征是所述极板是差动电容定极 板，数量设置两块。
3. 根据权利要求2所述的高精度小角度传感器，其特征是所述芯片包括外固定环、圆 形动极板和游丝。
4. 根据权利要求3所述的高精度小角度传感器，其特征是所述游丝的数量设置三根。
5. 根据权利要求4所述的高精度小角度传感器，其特征是所述三根游丝在外固定环上360度内均匀分布，设置在外固定环与圆形动极板之间，依次由外环环绕圆形动极板一又三分之一圈后连接到动极板上。
6. 根据权利要求5所述的高精度小角度传感器，其特征是所述隔离装置是电容器隔环，数量设置两个，分别设置在定极板和芯片之间。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度小角度传感器，包括两个极板构成的电容系统，其特征在于所述电容系统的两极板之间设置芯片，芯片上设置有与圆形动极板连接的游丝，所述芯片与极板之间设置隔离装置。本实用新型结构简单、造价低廉并且性能稳定，可广泛应用于各种电子检测、调试等设备，测量结果精度高，可达0.001mm/m。传感器芯片采用厚度0.05mm的铍青铜作基片，并进行了平整处理和真空时效处理，性能更加稳定，抗干扰性强、使用寿命高等。
文档编号G01C9/00GK201497503SQ200920225909
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者于飞, 姜智德, 康洪志, 康玉祥, 张五庭, 王坤宗, 王爱叶 申请人:青岛前哨精密仪器有限公司