專利名稱：壓電扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及扭矩傳感器，特別涉及當(dāng)一扭矩元件受到一變化的扭矩或轉(zhuǎn)矩的作用時，用于提供扭矩應(yīng)變的變化的電信號顯示的傳感器。這種傳感器，特別是用于感應(yīng)扭矩應(yīng)變的傳感器，在包括靜態(tài)、半靜態(tài)和動態(tài)扭矩變化的運行過程中，軸受到變化扭矩的作用的系統(tǒng)中，特別需要。這種應(yīng)用包括用于車輛的轉(zhuǎn)向軸，及電機或動力傳動軸中的旋轉(zhuǎn)軸。
到目前為止，用于軸的扭矩傳感器使用設(shè)在軸上的磁體彈力元件，和用于當(dāng)該磁體彈力元件受到扭矩應(yīng)變時檢測磁場變化的傳感線圈。但是，將磁體彈力元件以一種能夠可靠地將軸應(yīng)變傳導(dǎo)到磁體彈力元件上的方式連接到軸上是困難的，這產(chǎn)生了裝置不能大量生產(chǎn)的問題。
使用壓電元件的已知傳感器使用的壓電元件被機械限制并電聯(lián)接以接收受到高脈沖負荷的壓電元件的輸出。這樣的裝置在授權(quán)給H.S.Lew的美國專利4,835,436中進行了表示和描述，且不適用于低扭矩應(yīng)變率和低等級扭矩施加在扭矩元件上的情況，特別不適用于車輛轉(zhuǎn)向軸的應(yīng)用。
在諸如車輛轉(zhuǎn)向軸的半靜態(tài)應(yīng)用中，還需要提供軸的角度移動的電顯示；這在以前需要一個單獨的角度位置傳感器。
因此長期以來需要的是，提供一種方法或裝置，以一提供高度敏感度和響應(yīng)元件上扭矩應(yīng)變變化的電信號輸出的相對較高的分辨率的方式，對受到扭矩作用的元件上扭矩應(yīng)變進行傳感并提供電顯示。還需要的是，提供一個這樣的扭矩傳感器，它可以提供旋轉(zhuǎn)角度位置的電顯示，在批量生產(chǎn)中容易制造和安裝，并在使用中很耐用且制造費用相對較低。
本發(fā)明提供一種扭矩傳感器，該扭矩傳感器在一元件受到扭矩作用時提供了連續(xù)的扭矩應(yīng)變的電顯示。本發(fā)明的傳感器使用一個壓電元件，該壓電元件封裝在將產(chǎn)生應(yīng)變的扭矩元件的預(yù)備區(qū)域中；該壓電元件借助于一可變電容與一使用振蕩器的外部檢測電路電容耦合。該可變電容具有可變的電容，用于顯示角度反映，從而不需要一單獨的角度位置傳感器。壓電元件的電極被履蓋，彈性絕緣襯墊在電極之間形成一空氣間隙，蓋形成一組件，以提高傳感器在其共振頻率上的信號輸出。壓電元件組件通過一應(yīng)變傳導(dǎo)封裝介質(zhì)固定在預(yù)備區(qū)域，最好是凹口中。在目前優(yōu)選的實踐中，檢測電路包括一振蕩器，并檢測作為扭矩元件所受應(yīng)變的測量的壓電元件的共振頻率。
本發(fā)明提供了一個制造簡單和耐用的壓電扭矩傳感器，這種壓電扭矩傳感器成本相對較低，容易進行大批量生產(chǎn)，特別適于連接到一半靜態(tài)應(yīng)變元件，如車輛轉(zhuǎn)向軸或旋轉(zhuǎn)軸，如旋轉(zhuǎn)動力傳動軸或電機軸。


圖1是安裝在扭矩元件上的本發(fā)明傳感器的投影視圖；圖2是沿著圖1中切線2-2的剖面視圖；圖3是圖1中傳感器的分解視圖；圖4是傳感器另一實施例的分解視圖；圖5是安裝在一扭矩元件上的傳感器另一個實施例的剖視圖；圖6是安裝了電容耦合的傳感器的圖像顯示；圖7是圖6中實施例的可替換設(shè)置；圖8是使用本發(fā)明傳感器的系統(tǒng)電路的流程圖；圖9是用于本發(fā)明安裝傳感器的系統(tǒng)電路圖；圖10是沿圖6中顯示線10-10所取的提供角度位置的電容耦合電極的剖視圖；圖11是用于顯示角度位置的圖7中旋轉(zhuǎn)電極的投影視圖；圖12是用于旋轉(zhuǎn)角度位置傳感的信號處理流程圖；圖13是本發(fā)明一可替換實施例的透視圖。
參照圖1至3，一個傳感器組件總體上用10表示，包括一壓電晶體元件12，該壓電晶體元件12具有一對例如通過將導(dǎo)電材料濺射在其上而形成在壓電晶體元件12兩相對面上的板或盤形式的電極14、16。在本發(fā)明目前的實踐中，電極是由金材料制成；但可以理解，其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料也可以使用。一對彈性環(huán)形絕緣襯墊18、20設(shè)置在元件12相對的兩側(cè)；蓋元件22、24設(shè)置在每個襯墊上并分別在每個襯墊18、20上對齊，從而在每個電極14、16上面限定一個空氣間隙26、28。在目前的優(yōu)選實踐中，環(huán)形襯墊18、20由彈性材料制成；特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果硬度不超過肖氏A級硬度70丟洛的話，氟硅酮彈性體是令人滿意的。蓋元件22、24可以用適當(dāng)?shù)乃芰匣蚪饘俨牧现瞥?。組件10可以通過適當(dāng)?shù)恼辰觿簳r固定在一起，例如，一種噴射粘性材料。引線30、32最好通過焊接，例如低溫焊接分別連接到每個電極14、16上。
參照圖1，一個扭矩應(yīng)變元件34具有一形成在其中的凹口36，凹口36包含一個預(yù)備區(qū)域，組件10可以放入該預(yù)備區(qū)域中并通過由參考數(shù)字38表示的適當(dāng)?shù)囊r墊從其底部支撐。組件10然后通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)力傳導(dǎo)封裝化合物，如環(huán)氧樹脂材料封裝到凹口36中。在本發(fā)明目前的實踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，帶有工作溫度上限約500°F，彈性模數(shù)，最好在150℃至少為5.6×108PA，玻璃傳導(dǎo)溫度最好至少在150℃的環(huán)目胺或六氫化鄰苯硬化劑型環(huán)氧樹脂材料的雙酚A型樹脂是令人滿意；但可以理解，其它封裝材料也可以用作應(yīng)變傳導(dǎo)介質(zhì)。應(yīng)該理解，壓電晶體元件12的邊緣與用于在其間傳導(dǎo)應(yīng)力的封裝材料直接接觸。在本發(fā)明目前的實踐中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由陶瓷材料制造襯墊38是令人滿意的。組件10相對于預(yù)備區(qū)域36設(shè)置在中央。
在本發(fā)明目前的實踐中，壓電元件12將最大應(yīng)變敏感性軸線設(shè)置成相對于扭矩元件34的縱軸線，或圖1中用參考數(shù)字42表示的施加到元件34上的扭矩的軸線成大約45度角，該最大應(yīng)變敏感性軸線由位于其圓周上的平面40識別，該平面40用于對帶有邊緣40的組件10進行定向。當(dāng)組件10安裝到凹口36中時，凹口中充滿封裝化合物，該封裝化合的在硬化和熟化后具有足夠高的彈性模量，從而在將應(yīng)變從扭矩元件34傳導(dǎo)到晶體元件12。
在本發(fā)明目前的實踐中，扭矩元件由中碳鋼，如SAE1045鋼制成，且直徑約.75英寸(19mm)；而凹口36是直徑大約.60英寸(15.2mm)和深度大約.28英寸(7.1mm)的平底埋頭孔的形式。但可以理解，扭矩元件34和傳感器元件的特殊尺寸可以按照本發(fā)明的實踐變化，其中凹口36的直徑大約是扭矩元件34直徑的80％。
參照圖4，傳感器組件一個可替換的實施例總體上由50表示，并包括一壓電晶體元件52，該壓電晶體元件52最好為大致盤形結(jié)構(gòu)，并具有沉積在兩相對側(cè)上的電極層52、56。圖4的實施例中具有設(shè)置在電極54、56上的彈性環(huán)形襯墊58、60；襯墊58具有大致矩形的剖面或墊圈結(jié)構(gòu)。一對平的盤狀或薄片構(gòu)成的蓋62、64分別設(shè)置在襯墊58、60上，分別在電極56、54表面與蓋62、64的內(nèi)表面之間限定了一空氣間隙。
參照圖5，示出本發(fā)明另一個實施例，其中總體上用70表示的傳感器組件有一個電極沉積在其相對表面上的大致盤形結(jié)構(gòu)的壓電晶體元件72，其中一個在圖5中示出，由參考數(shù)字74表示，其上面分別附有引線76、78。一對環(huán)形彈性襯墊80、82設(shè)置在電極上，一對薄片狀蓋84、86分別設(shè)置在襯墊80、82上。組件70安裝在扭矩元件90的凹口88中；同時凹口充滿了一種適當(dāng)?shù)膽?yīng)力傳導(dǎo)封裝材料92。組件70通過環(huán)繞其設(shè)置的適當(dāng)?shù)囊r墊94與埋頭孔88的底部保持一定距離。在本發(fā)明目前的實踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用陶瓷材料形成襯墊94是滿意的。
參照圖6，本發(fā)明的扭矩傳感器總體上用100表示，包括一個安裝在位于一扭矩元件106中的凹口104中的傳感器組件102。如果需要，傳感器組件102可以包括組件10、50、70的結(jié)構(gòu)中的任何一種，并通過應(yīng)力傳導(dǎo)封裝裝置(圖6沒有顯示)放入預(yù)備區(qū)域中。
傳感器組件102具有從封裝材料延伸出來的引線108和110，引線108連接到一電容極板112上，該電容極板112安裝在扭矩元件106上并在組件102的一側(cè)軸向間隔開。其余的引線110與一相對設(shè)置的電容極板114聯(lián)接，該電容極板114在組件102上與電容極板112相對的一側(cè)軸向間隔開?？梢岳斫?，極板114可以類似地安裝在扭矩元件106上，用于與之一起運動。
設(shè)置了第二對固定的電容極板，其中一個板用參考數(shù)字116表示，繞扭矩元件106對中設(shè)置并緊靠極板112軸向間隔開。極板116有一個連接到其電極表面上的引線117。該對中的另一個極板118相對于極板114軸向緊密設(shè)置。極板118在扭矩元件106外部由一個支撐結(jié)構(gòu)或基座120支撐，并具有一個連接到極板118上的引線119，用于外部電路聯(lián)接。以相似的形式，極板116在扭矩元件106的外部由一個支撐結(jié)構(gòu)122支撐。所示極板116帶有間隙孔124，扭矩元件106以完全間隙設(shè)置安裝在間隙孔124中，從而元件106可相對于它自由旋轉(zhuǎn)?？梢岳斫猓瑯O板118相似地具有一個如圖6中虛線所示的貫穿其中心形成的間隙孔，由參照數(shù)字126表示，從而元件106可相對于極板118自由旋轉(zhuǎn)。如果需要，為了額外的布線電容，可使用大量電容耦合板對。
參照圖7，示出使用本發(fā)明的扭矩傳感器的系統(tǒng)的另一個實施例，總體上用130表示，包括一個其中具有凹口134的扭矩應(yīng)變元件132，一個扭矩傳感器組件136具有連接到其上并從此處延伸出來的引線138、140，傳感器組件136安裝在凹口134中，并用一應(yīng)變傳導(dǎo)封裝材料(沒有顯示)封裝在其中。
引線138連接到一個圓柱電極層142上，該圓柱電極層142設(shè)置在連接到扭矩元件132上的環(huán)形極板144上。一第二圓柱電極146設(shè)置在極板148上，該極板148連接到扭矩元件132上，并在與極板144相對的一側(cè)與凹口134軸向間隔開。一外部環(huán)形支撐元件或環(huán)150由一外部固定支撐結(jié)構(gòu)152支撐，并具有一設(shè)置在其內(nèi)邊緣上的第二圓柱電極154，該電極154在沿扭矩元件132同樣的軸向位置設(shè)置在電極表面142的徑向間隔中，這樣電極142和154形成一個電容。極板電容154具有一與其聯(lián)接的引線155用于外部電路聯(lián)接。
一第二環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)或環(huán)156以與電極表面146相同的軸向位置設(shè)置，并由固定支撐底座158支撐。環(huán)形結(jié)構(gòu)或環(huán)156有一個環(huán)繞其內(nèi)邊緣設(shè)置的電極極板或表面160，該電極極板160與電極表面146徑向間隔開，與它一起形成一個環(huán)形電容。電極表面160還有一個連接到其上的電極頭161，用于外部電路聯(lián)接。
參照圖8，用于本發(fā)明的電子檢測系統(tǒng)的一個流程圖顯示出，扭矩傳感器安裝在扭矩元件上，并在100、130處電容耦合，包含總體上用10、50、70、102、136表示的組件中的任何一種，并通過引線117、155將固定電容極板116、154和118、160分別連接到一振蕩器170上，該振蕩器170的輸出端與混合電容172的輸入端連接?；旌想娙?72在其另一輸入端接收來自于一個參考振蕩器174的輸出信號，該參考振蕩器174具有一與之連接的參考壓電元件。混合電容172的輸出由一個低通濾波器176傳送，該低通濾波器176過濾出外差頻率并提供一個信號，該信號包括漏電應(yīng)變壓電元件與參考壓電元件171的輸出之間的差，該信號通過一信號調(diào)節(jié)器178傳送，該信號調(diào)節(jié)器178在其輸出180將該信號轉(zhuǎn)換成一系列脈沖。
參照圖9，傳感器100、130通過包括極板118、160的可變電容CC1及包括極板116、154和極板112、142的電容CC2提供輸出。來自極板160、118和116、154的輸出連接到振蕩器170的輸入端182、184上。振蕩器170利用連接到開關(guān)Q1基部的電阻R1、R2和電容C1-C3及二極管D1、D2，開關(guān)Q1的輸出端連接到L1并通過R5連接到混合電容172的一輸入端。
一個參考壓電元件或者晶體171連接到參考振蕩器174的輸入端186、188上，該振蕩器174包括連接到開關(guān)Q2基部的二極管D3、D4和電阻R3、R4及電容C2、C5-C6，開關(guān)Q2的輸出端連接到L2并通過R6連接到混合電容172的另一輸入端。
振蕩器170在端子190、192處從電源198接收一個供電電壓Vcc，振蕩器174在端子194、196處由來自電源198的Vcc供電，電源198具有電壓輸出端VccA、B、C并包括裝置U2，線圈L3、L4及電容C11、C12和C13。
混合電容172向低通濾波電路176提供一個輸入，低通濾波電路176包括電容C8，電阻網(wǎng)R7至R13及電容C10和裝置U1A。濾波網(wǎng)176向比較器U1B提供輸入，用于在其輸出端180將該信號調(diào)節(jié)成一系列正頻率模數(shù)脈沖?；旌想娙葺敵龅念l率變化因此顯示了在扭矩元件中的扭矩應(yīng)變的變化。下面的表Ⅰ中列出來電路組件的值。
工作過程中，壓電元件100、130和參考元件171分別放置在單獨的振蕩器170、174的反饋回路中；扭矩應(yīng)變下壓電元件性質(zhì)的變化將導(dǎo)致輸出頻率的相應(yīng)轉(zhuǎn)換。參考振蕩器174的頻率選擇為接近無應(yīng)力傳感壓電元件的頻率，從而在兩者之間有一偏差。兩振蕩器170、174的輸被輸入到混合電容172中，混合電容172產(chǎn)生的外差頻率包括振蕩器輸出的和、差及乘積?；旌想娙?72僅通過兩振蕩器輸出的差值。參考振蕩器174被調(diào)諧成當(dāng)壓電元件處于零扭矩應(yīng)變時振蕩器170的輸出有一偏差。本發(fā)明設(shè)置的優(yōu)點在于，只有在千赫茲范圍內(nèi)的低頻信號需要處理；因而電路的成本降到了最小。在本發(fā)明目前的實踐中，壓電元件具有一個大約5兆赫茲的共振頻率，振蕩器有一個大約15兆赫茲的頻率。這樣壓電晶體元件頻率的變化就很容易用不太昂貴的電路進行檢測。
參照圖10，所示可變電容極板114在它上面有一個由參考數(shù)字115表示的具有螺旋形邊緣的電極表面115，該電極表面115與位于固定板118上的具有徑向邊緣的扇形電極(沒有顯示)合作，產(chǎn)生一個指示極板114的旋轉(zhuǎn)或角度位置的線性斜面輸出。
參照圖11，示出了圖7中實施例的旋轉(zhuǎn)極板144，其中電極142具有一個在電極142上具有變化的軸向?qū)挾鹊穆菪蜉S向斜面邊緣143，并因而在極板144旋轉(zhuǎn)時向電容提供了一個線性斜面輸出或電容值，從而提供了極板144相對于固定環(huán)150的角位置的電顯示。本發(fā)明的電容耦合因而包括一個固有設(shè)備，用于提供表示扭矩元件角度或旋位置的電信號?？梢岳斫猓泵骐姌O可以可替換地設(shè)置在用于電容的固定電極上。同樣可以理解，盡管僅對其中一個電容示出斜面電極，但兩個電容都可以這樣設(shè)置，從而提供一個信號，該信號或者通過矢量和技術(shù)或者通過比率，將兩個電容中的電容變化進行平均。
參照圖12，示出用于角位置傳感的電信號處理的流程圖，其中在步驟200，電容被壓電元件刺激；在步驟202，一個矢量耦合由第一和第二電極對的電容形成。在步驟204，監(jiān)測電路或檢測電路將電容轉(zhuǎn)換成電壓或數(shù)字邏輯信號。從步驟204產(chǎn)生的電壓或邏輯信號通過步驟206的算法運轉(zhuǎn)，其中兩電極對的電容之差被確定并用作角位置指示器?？商鎿Q地，可采取兩電極對的電容比率并用于指示角位置。
參照圖13，示出圖1中設(shè)置的一可替換實施例，其中傳感器組件10′連接到一預(yù)備區(qū)域中，或包含形成于扭矩元件34′端部中的凹口36′。
本發(fā)明因此提供了一種獨一無二的和新型的扭矩傳感器，該扭矩傳感器利用一壓電元件，該壓電元件的最大應(yīng)變敏感軸線定向成相對于受到所施加扭矩的扭矩元件的軸線成大約45度角。壓電元件夾在蓋之間，蓋通過彈性襯墊在電極上提供了一個空氣間隙，并封裝在形成于扭矩元件中的凹口中。從壓電元件出來的引線通過一同樣用作可變位置角傳感器的可變電容聯(lián)接到一外部固定檢測電路上。本發(fā)明的設(shè)置有利地提供了一個傳感器，該傳感器組裝簡單，制造費用低，耐用同時提供了一個相對較高的扭矩敏感性和信號分辨率。
盡管本發(fā)明此處是相對于圖解實施例進行描述的，但可以理解，發(fā)明可進行修改和變化，并僅由下述權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種制造扭矩傳感器的方法，包括(a)在一適于通過施加扭矩而產(chǎn)生應(yīng)變的扭矩元件的表面上形成一預(yù)備區(qū)域；(b)提供一壓電元件，該壓電元件具有一最大應(yīng)變敏感度軸線，并在上述元件的每個相對表面上設(shè)置一對電極，并在每個電極上連接一引線；(c)將引線與上述電極聯(lián)接；(d)將上述元件設(shè)置在上述預(yù)備區(qū)域上，將上述敏感軸線在上述元件上定向，并用從包括(ⅰ)粘性材料，和(ⅱ)封裝材料的組中選擇的材料將上述元件固定到上述預(yù)備區(qū)域上。
2.如權(quán)利要求1限定的方法，其中上述設(shè)置壓電元件的步驟包括將上述壓電元件構(gòu)造成板形結(jié)構(gòu)，并在上述板形元件的每個相對表面上設(shè)置一彈性環(huán)形元件，用一保護蓋蓋住每個上述環(huán)形元件。
3.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述形成預(yù)備區(qū)域的步驟包括從上述扭矩元件表面去除材料。
4.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述形成預(yù)備區(qū)域的步驟包括去除材料并形成一凹口。
5.在權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述形成預(yù)備區(qū)域的步驟包括在環(huán)形元件外表面上形成一平面區(qū)域并將上述環(huán)形元件連接到將通過施加扭矩而產(chǎn)生應(yīng)變的軸上。
6.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述形成預(yù)備區(qū)域的步驟包括在軸的末端形成一凹口。
7.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述形成預(yù)備區(qū)域的步驟包括在軸的外表面上形成一凹口。
8.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述形成預(yù)備區(qū)域的步驟包括從軸的外表面上去除材料。
9.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述對最大應(yīng)變敏感軸線進行定向的步驟包括將上述軸線定向成相對于上述施加扭矩的軸線成大約45度角。
10.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述設(shè)置壓電元件的步驟包括形成一包括壓電薄片的封殼，該壓電薄片在其相對側(cè)具有一對電極，每個相對側(cè)具有一環(huán)形密封件，一保護蓋蓋住每個密封件。
11.如權(quán)利要求1中限定的方法，其中上述設(shè)置壓電元件的步驟包括在上述元件的每個相對面上設(shè)置一彈性環(huán)形密封件，并用一由聚四氟乙烯(PTFE)材料制成的蓋子蓋住每個密封件。
12.如權(quán)利要求1中限定的方法，還包括將上述引線電容耦合到外部檢測電路上。
13.如權(quán)利要求1中限定的方法，還包括用一電容將一外部檢測電路旋轉(zhuǎn)耦合到到上述引線上。
14.如權(quán)利要求1中限定的方法，還包括將一振蕩器電路電容耦合到上述引線上。
15.如權(quán)利要求1中限定的方法，還包括電容耦合到上述引線上，改變其電容，并與其一起顯示旋轉(zhuǎn)角度位置。
16.一種對施加到一扭矩元件上的扭矩進行傳感的方法，包括(a)將一壓電元件封裝在上述元件上；(b)將上述元件電容耦合到一檢測電路上，并且當(dāng)在上述元件上施加扭矩時，檢測由上述元件產(chǎn)生的電壓衰減到一預(yù)定水平的時間；及(c)通過使上述衰減時間與所施加扭矩和衰減時間的已知值發(fā)生關(guān)聯(lián)而確定所施加的扭矩。
17.如權(quán)利要求16限定的方法，其中上述電容耦合的步驟包括耦合到一振蕩器電路上。
18.如權(quán)利要求16限定的方法，其中上述將一檢測電路聯(lián)接到上述元件上的步驟包括繞上述扭矩元件設(shè)置一轉(zhuǎn)動電容耦合。
19.如權(quán)利要求16限定的方法，其中上述封裝步驟包括用一保護蓋蓋住上述壓電元件。
20.如權(quán)利要求16限定的方法，其中上述封裝步驟包括在上述預(yù)備區(qū)域上對上述元件進行對中。
21.一種對施加在一扭矩元件上的扭矩進行傳感的方法，包括(a)用一應(yīng)變傳導(dǎo)介質(zhì)將一壓電元件連接到上述元件上；(b)將一檢測電路電容耦合到上述元件上，并檢測上述元件的共振頻率，作為施加在上述元件上的應(yīng)變的顯示；(c)通過使上述頻率變化與所施加扭矩和頻率相關(guān)聯(lián)而確定所施加的扭矩。
22.如權(quán)利要求21限定的方法，其中上述電容耦合步驟包括將上述元件耦合到一振蕩器電路上。
23.按照權(quán)利要求1的方法制造的扭矩傳感器，包括；(a)一具有一對間隔電極的壓電元件，每個電極上有一蓋，每個蓋具有一設(shè)置在上述蓋與上述元件之間的彈性絕緣襯墊，并在上述蓋與上述電極之間限定一空氣間隙；(b)一扭矩元件，該扭矩元件適于通過一施加的扭矩而產(chǎn)生應(yīng)變，并在其上具有一個預(yù)備區(qū)域；(c)用一應(yīng)變傳導(dǎo)封裝材料將上述組件固定在上述預(yù)備區(qū)域中；(d)其中上述電極以一非接觸設(shè)置與一外部振蕩電路電容耦合，共振頻率的變化被檢測作為扭矩應(yīng)變的顯示。
24.如權(quán)利要求23所限定的扭矩傳感器，其中每個上述電極聯(lián)接到一設(shè)置在上述扭矩元件上的單獨充電板上。
25.如權(quán)利要求23所限定的扭矩傳感器，其中每個上述電極與一可變電容聯(lián)接，提供一指示其角位置的輸出。
全文摘要
一具有最大應(yīng)變敏感軸線的盤狀壓電晶體元件具有一對濺射沉積在相對表面上的電極。一對環(huán)形彈性襯墊設(shè)置在位于壓電元件上的每個電極上,在每個襯墊子上設(shè)置一蓋,分別在蓋與電極之間形成一空氣間隙,并組成一傳感器組件。將被施加一扭矩的扭矩元件具有一預(yù)備區(qū)域,最好是凹入,設(shè)置在凹口中的組件的最大應(yīng)變敏感軸線定向成相對于扭矩軸線成45度角。組件具有連接的引線,并用如環(huán)氧樹脂這類應(yīng)變傳導(dǎo)封裝化合物封裝在凹口中。引線借助于一旋轉(zhuǎn)可變電容耦合到一外部振蕩電路上。
文檔編號G01D5/24GK1313505SQ01117248
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者J·A·科瓦茨克, W·S·卡波爾德, F·J·貝加勒, R·R·布爾茨基, B·帕爾, J·E·漢森 申請人:易通公司