專(zhuān)利名稱(chēng)：微型三維力傳感器標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓力傳感器測(cè)試裝置，具體地說(shuō)，涉及一種可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微型傳感器的三個(gè)方向進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定的裝置。
背景技術(shù)：
傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。而壓力傳感器更是比較常用的一種傳感器，壓力傳感器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定可靠、成本低、便于集成化的優(yōu)點(diǎn)。目前，壓力傳感器研究和發(fā)展的方向是微型壓力傳感器以及多維力傳感器，這類(lèi)微型、多維力傳感器被廣泛用于航天、醫(yī)療、機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化中。傳感器的測(cè)量精度是評(píng)定傳感器最重要的性能指標(biāo)之一，其誤差包括隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。對(duì)于微型壓力傳感器而言，其隨機(jī)誤差主要由內(nèi)部信號(hào)處理電路、量化誤差、外界干擾等因素引起；系統(tǒng)誤差主要由標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)定精度所決定。微型傳感器本身結(jié)構(gòu)精密，受力接觸點(diǎn)較小，因此傳感器標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)研究至關(guān)重要，其標(biāo)定精度將直接影響其使用時(shí)的測(cè)量精度。目前，用于微型壓力傳感器的標(biāo)定裝置比較少，可以用于多維力傳感器的標(biāo)定的裝置更加的少。傳統(tǒng)的通過(guò)調(diào)整載荷傳遞繩索與水平面之間的角度來(lái)改變施加載荷的方向，這種方法具有較大的方向誤差，將直接影響標(biāo)定精度。中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研制了一種中等量程的六維力傳感器標(biāo)定裝置，專(zhuān)利號(hào)為CN 101571441A，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中等量程的傳感器進(jìn)行標(biāo)定，但是對(duì)于小量程的傳感器標(biāo)定精度會(huì)降低，而且這種裝置不具有通用性，對(duì)于其他類(lèi)型的多維力傳感器可能無(wú)法標(biāo)定。而對(duì)于有的多維力傳感器不用于測(cè)量扭矩，例如二維力、三維力傳感器，因此只需要標(biāo)定三個(gè)方向的力就可以滿足要求，而使用傳統(tǒng)的多維力標(biāo)定平臺(tái)比較繁瑣，使得整個(gè)標(biāo)定裝置會(huì)降低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳感器標(biāo)定裝置通用性差，無(wú)法對(duì)小量程傳感器進(jìn)行標(biāo)定的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種微型三維力傳感器標(biāo)定裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種微型三維力傳感器標(biāo)定裝置，包括基座、底盤(pán)、加載盤(pán)、平板砝碼、掛鉤砝碼、懸重線，應(yīng)變儀，其特點(diǎn)是基座和底盤(pán)通過(guò)螺栓連接，且基座和底盤(pán)相互垂直，基座上設(shè)有固定連接傳感器的連接螺孔，所述加載盤(pán)下面圓柱體內(nèi)開(kāi)有連接傳感器的盲孔。在標(biāo)定水平面內(nèi)χ、y方向的力時(shí)，底盤(pán)固定在水平面上，傳感器固定在基座上，懸重線一端拴在傳感器的凸臺(tái)上，另外一端連接掛鉤砝碼，傳感器連接應(yīng)變儀。在標(biāo)定垂直平面內(nèi)ζ方向的力時(shí)，基座水平放置在水平面上傳感器固定在基座上，加載盤(pán)放在傳感器的凸臺(tái)上面，且加載盤(pán)上面的盲孔與傳感器上的凸臺(tái)過(guò)渡配合連接，加載盤(pán)上面放置平板砝碼，傳感器連接應(yīng)變儀。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)現(xiàn)對(duì)微型力傳感器的高精度標(biāo)定；采用懸掛砝碼和托盤(pán)，標(biāo)定精度高。
圖1是三維力傳感器標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1中的A向視圖；圖4是水平面上χ方向或y方向標(biāo)定示意圖；圖5是垂直面上ζ方向標(biāo)定示意圖；圖6是加載盤(pán)剖視圖；圖7是微型骨骼二維應(yīng)力傳感器剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型的微型三維力傳感器標(biāo)定裝置，包括基座1、底盤(pán) 2、加載盤(pán)3、螺栓4、平板砝碼5、掛鉤砝碼6、懸重線7、應(yīng)變儀8、傳感器9?；?和底盤(pán)2通過(guò)螺栓4連接，且基座1和底盤(pán)2相互垂直，基座1上設(shè)有固定連接傳感器9的連接螺孔，加載盤(pán)3下面圓柱體內(nèi)開(kāi)有連接傳感器9的盲孔(圖6)。下面以微型骨骼二維應(yīng)力傳感器為例，對(duì)標(biāo)定方法和步驟進(jìn)行說(shuō)明，微型骨骼二維應(yīng)力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，微型骨骼二維應(yīng)力傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)骨骼的軸向拉壓力和徑向剪切力的測(cè)量，因此需要對(duì)軸向和徑向兩個(gè)方向進(jìn)行標(biāo)定。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水平面內(nèi)x、y方向的力作標(biāo)定，采取如下的技術(shù)方案如圖4所示，由于χ方向和y方向所標(biāo)定的力僅在方向上相差90°，只需要將傳感器9轉(zhuǎn)換一個(gè)90°的方向，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)χ方向和y方向的標(biāo)定。標(biāo)定步驟如下首先通過(guò)螺栓4將傳感器9固定在基座1上，然后將標(biāo)定裝置的底盤(pán)2固定在水平面上，螺栓4通過(guò)底盤(pán)2上的四個(gè)孔連接在水平面上，起到對(duì)整個(gè)裝置固定的作用。在對(duì)傳感器9標(biāo)定的時(shí)候，將懸重線7拴在傳感器9的凸臺(tái)上，懸重線采用的是羽毛球拍上的線，這樣的線在拉力作用下變形很小，同時(shí)可以承受很大的力，懸重線7的另外一端用于連接掛鉤砝碼6，加載的時(shí)候依次將掛鉤砝碼6掛在懸重線上，卸載的時(shí)候可以方便地將砝碼依次取下，用應(yīng)變儀8采集整個(gè)傳感器9的輸出應(yīng)變值，以此完成對(duì)水平面上χ方向和y方向的標(biāo)定，由于懸重線7很輕，重量可以忽略不計(jì)。由于采用的是懸重法，在標(biāo)定的時(shí)候，方向是靠重力來(lái)控制的，因此標(biāo)定方向準(zhǔn)確。如果需要更改方向，可以將傳感器9移動(dòng)90°進(jìn)行標(biāo)定，基座1上有四個(gè)螺紋孔，四個(gè)螺紋孔在同一個(gè)圓上，水平的兩個(gè)孔和豎直的兩個(gè)孔互相垂直。對(duì)于標(biāo)定垂直面上ζ方向，采取如下的技術(shù)方案如圖5所示，將傳感器9固定在基座1上，用螺栓4進(jìn)行固定，同時(shí)將基座1水平放置在水平面上。把加載盤(pán)3放在傳感器9的凸臺(tái)上面，由于加載盤(pán)3上面開(kāi)的盲孔的大小和傳感器9的凸臺(tái)直徑相同，兩者是過(guò)渡配合，這樣將使整個(gè)托盤(pán)的重量完全加載到傳感器9上，托盤(pán)的重量為1KG，為最小加載力，可以根據(jù)需要進(jìn)行修改托盤(pán)的重量。初始加載的值即為托盤(pán)的重量。隨后的加載過(guò)程中，將平板砝碼5依次加載到托盤(pán)上，由于平板砝碼5是平板形狀的，可以依次疊加在托盤(pán)上，加載方便。在加載和卸載過(guò)程中，用應(yīng)變儀8記錄傳感器9的應(yīng)變。這樣就完成了對(duì)ζ方向的標(biāo)定。
權(quán)利要求1.一種微型三維力傳感器標(biāo)定裝置，包括基座(1)、底盤(pán)(2)、加載盤(pán)(3)、平板砝碼 (5 )、掛鉤砝碼(6 )、懸重線(7 )和應(yīng)變儀8，其特征在于所述基座(1)和底盤(pán)(2 )通過(guò)螺栓 (4)連接，且基座(1)和底盤(pán)(2)相互垂直，基座(1)上設(shè)有固定連接傳感器(9)的連接螺孔，所述加載盤(pán)(3)下面圓柱體內(nèi)開(kāi)有連接傳感器(9)的盲孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型三維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于在標(biāo)定水平面內(nèi) X、y方向的力時(shí)，所述底盤(pán)(2)固定在水平面上，傳感器(9)固定在基座(1)上，懸重線(7) 一端拴在傳感器(9 )的凸臺(tái)上，另外一端連接掛鉤砝碼(6 )，傳感器(9 )連接應(yīng)變儀(8 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型三維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于在標(biāo)定垂直平面內(nèi)ζ方向的力時(shí)，所述基座(1)水平放置在水平面上，傳感器(9 )固定在基座(1)上，加載盤(pán) (3)放在傳感器(9)的凸臺(tái)上面，且加載盤(pán)(3)上面的盲孔與傳感器(9)上的凸臺(tái)過(guò)渡配合連接，加載盤(pán)(3 )上面放置平板砝碼(5 )，傳感器(9 )連接應(yīng)變儀(8 )。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種微型三維力傳感器標(biāo)定裝置，包括基座、底盤(pán)、加載盤(pán)、平板砝碼、掛鉤砝碼、懸重線，應(yīng)變儀，基座和底盤(pán)通過(guò)螺栓連接，且基座和底盤(pán)相互垂直，基座上設(shè)有固定連接傳感器的連接螺孔，所述加載盤(pán)下面圓柱體內(nèi)開(kāi)有連接傳感器的盲孔。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)現(xiàn)對(duì)微型力傳感器的高精度標(biāo)定；采用懸掛砝碼和托盤(pán)，標(biāo)定精度高。
文檔編號(hào)G01L25/00GK202133503SQ20112020419
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者付婷婷, 朱堅(jiān)民, 朱歡歡, 杜鵬, 楊帆, 王軍, 趙福旺 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)