电容检测物体形变量的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010291247.5

申请日:

2010.09.26

公开号:

CN101957168A

公开日:

2011.01.26

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01B 7/16申请公布日:20110126|||实质审查的生效IPC(主分类):G01B 7/16申请日:20100926|||公开

IPC分类号:

G01B7/16

主分类号:

G01B7/16

申请人:

苏州瀚瑞微电子有限公司

发明人:

刘杰

地址:

215163 江苏省苏州市高新区科技城培源路2号微系统园M1栋3楼

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种电容检测物体形变量的方法,其包括被测物体以及一导体,该检测包括如下步骤:首先,侦测被测物体在无外力情况下的电容值;其次,侦测被测物体在外力作用下的电容值;最后,根据上述两电容值的差值确定在外力作用下被测物体的形变量。本发明所述的检测物体形变量的方法,不但方法简便,而且对被测物体而言,即使在外来的作用下发生了微小的形变量也可以通过该方法检测出来,所以检测精度明显提高。

权利要求书

1: 一种电容检测物体形变量的方法, 其包括被测物体以及一导体, 该检测包括如下步骤 : 首先, 侦测被测物体在无外力情况下的电容值 ; 其次, 侦测被测物体在外力作用下的电容值 ; 最后, 根据上述两电容值的差值确定在外力作用下被测物体的形变量。
2: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于 : 所述被测物体的一侧设有一个电极。
3: 如权利要求 2 所述的方法, 其特征在于 : 所述电极位于被测物体的中心处。
4: 如权利要求 1 至 3 任意一项所述的方法, 其特征在于 : 所述电极的一端连接到芯片 上。
5: 如权利要求 1 至 3 任意一项所述的方法, 其特征在于 : 所述被测物体与所述平面导 体的距离根据其产生的电容值计算出来。
6: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于 : 所述导体是指平面导体。
7: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于 : 所述被测物体可以是 PCB 板。
8: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于 : 根据所述在外力作用下和无外力作用下电 容的差值就可计算出在外力作用下被测物体的位移量, 最终计算出其产生的形变量。
9: 如权利要求 8 所述的方法, 其特征在于 : 在计算出被测物体的位移量后, 根据杨氏模 量公式从而计算出形变量。

说明书


电容检测物体形变量的方法

    【技术领域】
     本发明涉及一种检测物体形变量的方法, 尤其是指电容检测物体形变量的方法。背景技术 由于在一定外力作用下被测物体会发生变形, 而对不同的物体在外力大小不一样 的情况下, 变形量也很有很大不同。某些物体在外力的作用下发生的变形量人们通过肉眼 就可以直接观察到, 所以比较容易测量其形变量 ; 而另外一些物体在外力的作用下由于发 生的形变量较小, 肉眼很难直接判别出来, 所以需要借助于其它设备来侦测。
     目前, 人们用于检测物体的物理量大多是通过传感器来实现, 其通过将物理量加 到传感器构造上时产生的传感器构造体的机械形变量的大小作为指示形变量大小的指标, 将这个机械形变量变换成电信号的机械形变量检测传感器, 最终达到检测物体物理量的目 的。但是, 利用传感器来检测物体时, 由于传感器的精度易受外界干扰, 而且本身传感器的 价格较高, 所以不适应推广使用。
     因此需要为广大用户提供一种更加简便的方法来解决以上问题。
     发明内容 本发明实际所要解决的技术问题是如何提供一种利用电容检测被测物体在外力 作用下形变量的方法。
     为了实现本发明的上述目的, 本发明提供了一种电容检测物体形变量的方法, 其 包括被测物体以及一导体, 该检测包括如下步骤 : 首先, 侦测被测物体在无外力情况下的电 容值 ; 其次, 侦测被测物体在外力作用下的电容值 ; 最后, 根据上述两电容值的差值确定在 外力作用下被测物体的形变量。
     本发明所述的检测物体形变量的方法, 不但方法简便, 而且对被测物体而言, 即使 在外力的作用下发生了微小的形变量也可以通过该方法检测出来, 所以检测精度明显提 高。
     附图说明
     图 1 是本发明检测物体形变量方法的一个连接示意图。具体实施方式
     下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
     本发明的基本原理是利用被测物体在一定外力的作用下电容值的变化来进一步 检测所述被测物体的形变量, 也就是检测物体的杨氏模量 Y, 所谓杨氏模量是表征在弹性限 度内物质材料抗拉或抗压的物理量, 它是沿纵向的弹性模量。所以现以被测物体是 PCB 基 板为例具体说明, 请参考附图 1 所示, 由于 PCB 基板 1 上的一侧设有一个电极 10 且该电极 10 位于 PCB 基板 1 的中心处, 所以我们将上述电极 10 的一端连接到一芯片 3 上 ; 而距该 PCB基板 1 有一定距离处设有一导体 2, 如此以来, 所述基板 1 和导体 2 之间就形成了一定的电 容。 由于本发明是用于检测被测物体的形变量, 因此所述导体最好采用纯平面导体, 以达到 精确测量形变量的目的。
     为了精确的测量被测物体在外力 F 作用下的形变量, 那么我们就首先需要确定在 没有外力作用 PCB 基板 1 的情况下所述 PCB 基板 1 上电极 10 的电容值。由于所述电极 10 的面积一定, 故此当所述 PCB 基板 1 上的电极 10 的一端均连接到所述芯片 3 的相应引脚上 时, 此时电极 10 就和平面导体 2 之间形成了电容, 从而就可以侦测出此时产生的电容值 C1, 再根据电容公式 C = ξS/4πd( 其中 ξ 代表一个常数, S 代表面积, d 代表距离 ), 从而就 可以计算出此时 PCB 基板 1 到平面导体 2 的距离 d1。
     而当有一外力 F 作用在该 PCB 基板 1 上后, 此时继续侦测在外力 F 作用下所述 PCB 基板 1 上该电极 10 和平面导体 2 所产生的电容值 C2, 由于存在外力 F 的作用, 所以此时 PCB 基板 1 上所述电极 10 和平面导体 2 所产生的电容值 C2 就和电容值 C1 有差别, 设其差值为 ΔC ; 这时再根据电容公式计算出来的 PCB 基板 1 到平面导体 2 的距离 d2 也就与 d1 不再相 同, 设其差值为 Δd, 即被测物体在外力 F 作用下的位移量也就被确定出来了。 此时, 我们再 根据杨氏模量的计算公式 : ( 其中, Y 代表被测物体的形变量, d 代表被测物体的长度, F 代表外力的大小, a 代表被测物体的厚度, b 代表被测物体的宽度, ΔZ 代表 被测物体在外力作用下产生的位移量 )。由于被测物体的长度 d、 外力 F、 厚度 a、 宽度 b 都 可测量得出, 同时根据上述论述, 我们可知在本发明中 Δd 与 ΔZ 相同, 即 Δd = ΔZ, 所以 将上述数据代入杨氏模量的计算公式中, 从而就可以得出被测物体在外力作用下的形变量 了。
     本发明所述的通过侦测被测物体前后电容值的变化来检测物体形变量的方法, 不 但方法简便, 而且摒弃了传统利用霍尔传感器来检测物体形变量的方法, 本发明的方法对 即使形变量很小的情况也能准确侦测, 所以精度明显提高且成本低廉, 所以值得推广应用。

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资源描述

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1、10申请公布号CN101957168A43申请公布日20110126CN101957168ACN101957168A21申请号201010291247522申请日20100926G01B7/1620060171申请人苏州瀚瑞微电子有限公司地址215163江苏省苏州市高新区科技城培源路2号微系统园M1栋3楼72发明人刘杰54发明名称电容检测物体形变量的方法57摘要本发明涉及一种电容检测物体形变量的方法,其包括被测物体以及一导体,该检测包括如下步骤首先,侦测被测物体在无外力情况下的电容值;其次,侦测被测物体在外力作用下的电容值;最后,根据上述两电容值的差值确定在外力作用下被测物体的形变量。本发明所。

2、述的检测物体形变量的方法,不但方法简便,而且对被测物体而言,即使在外来的作用下发生了微小的形变量也可以通过该方法检测出来,所以检测精度明显提高。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页CN101957168A1/1页21一种电容检测物体形变量的方法,其包括被测物体以及一导体,该检测包括如下步骤首先,侦测被测物体在无外力情况下的电容值;其次,侦测被测物体在外力作用下的电容值;最后,根据上述两电容值的差值确定在外力作用下被测物体的形变量。2如权利要求1所述的方法,其特征在于所述被测物体的一侧设有一个电极。3如权利要求2所述的方法,其特征在于所述。

3、电极位于被测物体的中心处。4如权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于所述电极的一端连接到芯片上。5如权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于所述被测物体与所述平面导体的距离根据其产生的电容值计算出来。6如权利要求1所述的方法,其特征在于所述导体是指平面导体。7如权利要求1所述的方法,其特征在于所述被测物体可以是PCB板。8如权利要求1所述的方法,其特征在于根据所述在外力作用下和无外力作用下电容的差值就可计算出在外力作用下被测物体的位移量,最终计算出其产生的形变量。9如权利要求8所述的方法,其特征在于在计算出被测物体的位移量后,根据杨氏模量公式从而计算出形变量。权利要求书CN10195。

4、7168A1/2页3电容检测物体形变量的方法技术领域0001本发明涉及一种检测物体形变量的方法,尤其是指电容检测物体形变量的方法。背景技术0002由于在一定外力作用下被测物体会发生变形,而对不同的物体在外力大小不一样的情况下,变形量也很有很大不同。某些物体在外力的作用下发生的变形量人们通过肉眼就可以直接观察到,所以比较容易测量其形变量;而另外一些物体在外力的作用下由于发生的形变量较小,肉眼很难直接判别出来,所以需要借助于其它设备来侦测。0003目前,人们用于检测物体的物理量大多是通过传感器来实现,其通过将物理量加到传感器构造上时产生的传感器构造体的机械形变量的大小作为指示形变量大小的指标,将这。

5、个机械形变量变换成电信号的机械形变量检测传感器,最终达到检测物体物理量的目的。但是,利用传感器来检测物体时,由于传感器的精度易受外界干扰,而且本身传感器的价格较高,所以不适应推广使用。0004因此需要为广大用户提供一种更加简便的方法来解决以上问题。发明内容0005本发明实际所要解决的技术问题是如何提供一种利用电容检测被测物体在外力作用下形变量的方法。0006为了实现本发明的上述目的,本发明提供了一种电容检测物体形变量的方法,其包括被测物体以及一导体,该检测包括如下步骤首先,侦测被测物体在无外力情况下的电容值;其次,侦测被测物体在外力作用下的电容值;最后,根据上述两电容值的差值确定在外力作用下被。

6、测物体的形变量。0007本发明所述的检测物体形变量的方法,不但方法简便,而且对被测物体而言,即使在外力的作用下发生了微小的形变量也可以通过该方法检测出来,所以检测精度明显提高。附图说明0008图1是本发明检测物体形变量方法的一个连接示意图。具体实施方式0009下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。0010本发明的基本原理是利用被测物体在一定外力的作用下电容值的变化来进一步检测所述被测物体的形变量,也就是检测物体的杨氏模量Y,所谓杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,它是沿纵向的弹性模量。所以现以被测物体是PCB基板为例具体说明,请参考附图1所示,由于PCB基板1上的一侧设。

7、有一个电极10且该电极10位于PCB基板1的中心处,所以我们将上述电极10的一端连接到一芯片3上;而距该PCB说明书CN101957168A2/2页4基板1有一定距离处设有一导体2,如此以来,所述基板1和导体2之间就形成了一定的电容。由于本发明是用于检测被测物体的形变量,因此所述导体最好采用纯平面导体,以达到精确测量形变量的目的。0011为了精确的测量被测物体在外力F作用下的形变量,那么我们就首先需要确定在没有外力作用PCB基板1的情况下所述PCB基板1上电极10的电容值。由于所述电极10的面积一定,故此当所述PCB基板1上的电极10的一端均连接到所述芯片3的相应引脚上时,此时电极10就和平面。

8、导体2之间形成了电容,从而就可以侦测出此时产生的电容值C1,再根据电容公式CS/4D其中代表一个常数,S代表面积,D代表距离,从而就可以计算出此时PCB基板1到平面导体2的距离D1。0012而当有一外力F作用在该PCB基板1上后,此时继续侦测在外力F作用下所述PCB基板1上该电极10和平面导体2所产生的电容值C2,由于存在外力F的作用,所以此时PCB基板1上所述电极10和平面导体2所产生的电容值C2就和电容值C1有差别,设其差值为C;这时再根据电容公式计算出来的PCB基板1到平面导体2的距离D2也就与D1不再相同,设其差值为D,即被测物体在外力F作用下的位移量也就被确定出来了。此时,我们再根据。

9、杨氏模量的计算公式其中,Y代表被测物体的形变量,D代表被测物体的长度,F代表外力的大小,A代表被测物体的厚度,B代表被测物体的宽度,Z代表被测物体在外力作用下产生的位移量。由于被测物体的长度D、外力F、厚度A、宽度B都可测量得出,同时根据上述论述,我们可知在本发明中D与Z相同,即DZ,所以将上述数据代入杨氏模量的计算公式中,从而就可以得出被测物体在外力作用下的形变量了。0013本发明所述的通过侦测被测物体前后电容值的变化来检测物体形变量的方法,不但方法简便,而且摒弃了传统利用霍尔传感器来检测物体形变量的方法,本发明的方法对即使形变量很小的情况也能准确侦测,所以精度明显提高且成本低廉,所以值得推广应用。说明书CN101957168A1/1页5图1说明书附图。

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