[发明专利]光纤光栅六维力传感器及其主体结构和测量方法

摘要

本申请公开一种新型的光纤光栅六维力传感器及其主体结构和测量方法，本申请所提供主体结构对称性好，易于加工制造。本申请所提供的光纤光栅六维力传感器，其光纤光栅元件的数量仅为12个，与电阻应变计组桥测量原理的传感器一般需要24个应变片相比，敏感元件的数量减少了一倍。同时，光波长信息作为传感器的输出信号，具备了抗电磁干扰、无零漂等优势。本申请提供的测量方法使用12个光纤光栅构成的六组光纤光栅的波长差值输出信息，实现了六维力和力矩测量信息的自动除耦输出，以及实现了温度自补偿。因此本发明减小了维间耦合，实现了自解耦测量三维力和三维力矩。

主权项

一种光纤光栅六维力传感器的主体结构,其特征在于，包括：上弹性盘，所述上弹性盘包括外圆环体、四个梁组件和与外圆环体同心的内圆环筒，所述主体结构具有相互垂直的第一轴向、第二轴向和第三轴向形成三维坐标系，所述外圆环体和内圆环筒的对称中心线方向为第三轴，所述四个梁组件连接于外圆环体的内壁与内圆环筒的外壁之间，且四个梁组件之间分别间隔90°，使其中两个梁组件沿第二轴方向设置，另两个梁组件沿第一轴向设置；所述梁组件包括连接于外圆环体的外矩形梁、连接于内圆环筒的内矩形梁和连接于两者之间的传力块；下弹性筒，所述下弹性筒连接于内圆环筒的下方，所述内圆环筒具有腔体，所述下弹性筒具有内圆孔，所述腔体通过中心通孔与内圆孔连通；所述下弹性筒上开设有沿第三轴向排布的三层切孔组，每层切孔组包括四个径向贯通的切孔且均沿周向均匀分布，所述弹性筒的外壁中部径向凹陷形成中间薄壁，第一层切孔位于中间薄壁的上方，且所述内圆孔的最上端与第一层切孔的最上端平齐，所述第二层切孔位于中间薄壁之上，第三层切孔位于中间薄壁的下方，所述第一层切孔与第三层切孔位置一一对应，所述第二层切孔与第一层切孔沿周向错开45°；底座，所述底座包括连接于下弹性筒的下方，且具有与内圆孔连通的小轴心孔和与小轴心孔同心的大轴心孔；以及封堵盖，所述封堵盖包括与小轴心孔配合的上圆台和与大轴心孔配合的下圆台，所述上圆台和下圆台具有贯通的中心孔和偏心孔。