[发明专利]小尺寸大量程集成式压电六维力传感器的测量方法

说明书

本发明公开了一种小尺寸大量程集成式压电六维力传感器及其测量方法，包括上盖、下盖和分载环，所述上盖的上表面开有圆形中心孔一和同圆分布的四个螺纹孔一，所述下盖开有同圆分布的安装螺纹孔二，所述下盖上表面开有圆环形凹槽和圆形中心孔二，所述中心孔二上放置力敏元件，所述力敏元件上表面与圆形中心孔一下表面接触，所述分载环开有圆形导线孔，所述上盖、分载环、力敏元件和下盖通过螺栓安装在一起，本发明体积小，量程大，工艺性好，测试精度高，使用寿命长，操作简单，成本低。

技术领域

本发明涉及传感器及其监测领域，特别涉及小尺寸大量程集成式压电六维力传感器的测量方法。

背景技术

目前，压电式传感器是一种利用智能压电材料作为力敏元件的动态测量形式。压电效应理论与应用基础研究一直是压电学科研究的核心问题。压电式传感器的主要特点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、特别适合动态测量。传统的六维力传感器种类繁多，例如十字结构六维力传感器、斯图尔特结构六维力传感器、筒形六维力传感器等，其中，传统的压电式六维力传感器一般需要多组晶组分别检测广义六维力，一般会造成结构复杂，体积大，重量大，解耦困难等缺点，如何将克服多晶组的布局造成的大体积的问题是未来压电式六维力传感器的发展的关键所在。

专利CN101149300中公开的一种压电式六维力大力传感器，该结构传感器可以实现大量程六维力动态测量，但是其自身机构采用了斯图尔特结构，造成了解耦困难、体积大的问题，并且对安装精度的要求很高。专利CN101149299中公开了一种三维力整体组装式六维测力传感器，该结构的传感器采用了整体组装式，方便安装维修，同样可以测量空间六维力，但是组装式使得结构复杂，工作占用空间大。

专利202153166U“一种并联式压电六维大力传感器”采用了四组压电石英晶片做为力敏元件，专利CN103196594A“一种轮辐式并联压电六维力传感器及其测量方法”采用了八组石英晶片做为力敏元件，这两个传感器通过各自特殊布局均能实现大量程载荷的动态测量，但是存在体积大，重量大，成本高的缺陷。

专利CN1005651460中公开了一种平板式压电六维力传感器，该传感器采用平板式结构，通过六组晶组布局的方式测量广义六维力，为了限制该传感器的体积导致该结构的传感器没有使用弹性体，从而造成了传感器测量量程的较小，无法满足大多数的使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种小尺寸大量程集成式压电六维力传感器的测量方法，测量范围大，技术性能好，工作可靠，易于安装维修的自解耦的小尺寸大量程集成式压电六维力传感器。

本发明通过如下技术手段实现发明目的：

一种小尺寸大量程集成式压电六维力传感器的测量方法，所述小尺寸大量程集成式压电六维力传感器包括上盖（1）、分载环（2）和下盖（3），所述上盖（1）的上表面（d）开有圆形中心孔（h），所述下盖（3）的上表面（a）开有圆环形凹槽（f），所述下盖（3）开有圆形中心孔（e），所述中心孔（e）上放置力敏元件（4），所述力敏元件（4）的上表面（b）与上盖（1）的下表面（c）相互接触，所述上盖（1）、分载环（2）、下盖（3）和力敏元件（4）通过螺栓（6）和螺母（5）安装在一起。

作为对本技术方案的进一步限定，所述上盖（1）的中心孔（h）和所述下盖（3）的中心孔（e）通过螺栓（6）将力敏元件（4）施加预紧力。

作为对本技术方案的进一步限定，所述下盖（3）开有四个同圆分布的螺纹孔（g），用于传感器的安装固定，通过调节分载环（2）的厚度可以实现不同的分载比。