[发明专利]一种气压式柔性阵列压力传感器标定装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及到压力传感器技术领域，特别涉及一种气压式柔性阵列压力传感器标定装置及标定方法。

背景技术

随着现代科技的发展，需要测量柔性接触面上的作用力大小和分布的应用需求也越来越广。例如，汽车座椅舒适性的研究，需要测量人体与座椅之间的动态压力分布，动态调整座椅姿势，寻找符合人体生物力学特征的最舒适的压力分布。大面积，高密度的柔性阵列压力传感器有越来越广的用途和不可替代的作用。

柔性阵列压力传感器，可用于测量柔性接触面表面作用力的大小和分布，一般为平面结构，具有普通阵列式传感器的优点，良好的柔韧性，可以自由弯曲甚至折叠，能够方便地对复杂形状的零件进行检测，广泛应用于工业和医疗无损检测、机器人、生物力学研究等领域。

典型的柔性阵列压力传感器，如美国Tekscan公司所研制的柔性阵列压力传感器，由两层很薄的聚酯薄膜组成，两层薄膜的内表面分别印刷列导线和行导线，当两片薄膜叠合在一起的时候，行导线与列导线互相交叉，从而形成了一块具有若干个行和列交叉的点所构成的点阵。阵列中每个点都是一个由特殊的压敏半导体材料构成的压力敏感点，当外力作用到敏感点上时，半导体的阻值会随外力的变化而成比例的变化，进而可以使用它来对大面积接触受力进行检测。除了上述的Tekscan公司外，还有美国的SPI，比利时RSscan等知名公司也在生产和使用柔性阵列压力传感器。由于这些阵列传感器大都是采用特殊的材料制作而成，具有形状可弯曲的特性，可以在非平面的场合检测分布式压力，近年来在各大领域得到了越来越广的应用。在国内，中国科学院合肥智能机械研究所研制的用于“数字跑道”和“数字跑鞋”的柔性阵列压力传感器，采用的也是特殊压敏材料制作成的类似的传感器。

但是，不管是采用什么工艺，什么生产流程，使用压敏半导体材料制作成的传感器阵列，具有大面积，高密度的特性，一块传感器甚至有90000个敏感点，若采用人工逐点标定的方法，标定工作量将十分巨大，不仅耗时而且也很难确保标定的精度。实际生产中，不可能采用人工逐点标定法对大面积的柔性阵列压力传感器进行标定。因此，目前迫切需要一种能对同一个阵列压力传感器上所有压力敏感点同时进行统一标定的装置和相应的标定方法，并且要求这种装置和标定方法具有快速准确和自动化的特点。

经检索，目前有许多关于平面传感器标定装置的专利文件，其中CN101281073A中公布了一种平面阵列力学传感器的标定装置和方法，该专利使用步进电机控制加力探头位置，可在垂直方向施加压力，这也是逐个对压力敏感点进行标定，若一块平面阵列传感器上有成千上万个敏感点，则工作量是十分巨大，非常耗时的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气压式柔性阵列压力传感器标定装置，其包括基座、上盖，所述上盖具有一上表面与下表面，所述的上盖的下表面有一向上呈正方形的凹槽，沿所述凹槽的边缘处安装有密封圈；

所述的上盖的下表面与基座贴合在一起时，所述上盖的密封圈与所述基座紧密贴合，使所述上盖的凹槽与所述基座之间形成一密封腔体，所述密封腔体用于放置待标定的柔性阵列压力传感器；

所述上盖的上表面安装有一充气阀、安全气阀和标准气压传感器，所述充气阀、安全气阀和标准气压传感器分别与所述密封腔体内部连通并密封固定在所述上盖的上表面。

较佳地，所述上盖与基座通过多个贯穿的定位固定螺栓孔与螺栓进行固定密封。

较佳地，所述的上盖的上表面正前方设有一拉手杆，所述的拉手杆与上盖固定在一起。

较佳地，所述基座与上盖结合后所述基座露出一外边缘，所述基座的外边缘设有多个螺栓孔，用于固定该标定装置于外部支架上。

较佳地，所述的基座靠近凹槽边缘位置设有向下的凹缘，所述凹缘内设有引线孔，所述上盖设有与之位置相对的另一凹缘。

本发明还提供了一种柔性阵列压力传感器标定装置的标定方法，其包括以下步骤：

ⅰ)将待标定的柔性阵列压力传感器放置在基座的正中央；

ⅱ)将上盖的下表面与基座贴合，使上盖的密封圈与所述基座紧密贴合，从而使上盖的凹槽与基座之间形成一个密封腔体；

ⅲ)将充气阀与气泵通过橡皮囊相连接；

ⅳ)将待标定的柔性阵列压力传感器的满量程分成若干个等间隔标定点，按以下步骤进入对应等间隔标定点的加压标定过程和泄压标定过程；