The invention discloses a small size and large range integrated piezoelectric six dimensional force sensor and its measuring method, including a upper cover, a lower cover and a load ring. The upper surface of the upper cover has a circular center hole and four threaded holes in the same circle. The lower cover is open with a round distribution of the mounting thread hole two, and the upper cover is open on the upper cover. A ring shaped groove and a circular center hole two are provided with a force sensitive element on the center hole two. The upper surface of the force sensitive element is contacted with a circular center hole on the surface, and the carrying ring is opened with a circular wire hole. The upper cover, the load sharing ring, the Li Min element and the lower cover are fitted together through a bolt. The invention is small in volume and large in range. It has good manufacturability, high precision, long service life, simple operation and low cost.
【技术实现步骤摘要】
小尺寸大量程集成式压电六维力传感器及其测量方法
本专利技术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及其测量方法。
技术介绍
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 ...
【技术保护点】
小尺寸大量程集成式压电六维力传感器,包括包括上盖(1)、分载环(2)和下盖(3),其特征是: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;所述所述上盖(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;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;所述力敏元件(4)由三片承受拉压效应的X0°切型晶片(10)、三片承受剪切效应的Y0°切型晶片(11)、八片四分之一电极片(Q5),(Q6),(Q7),(Q8),(Q13),(Q14),(Q15),(Q16)、八片二分之一电极片(Q1),(Q2),(Q3),(Q4),(Q9),(Q10),Q11),(Q12)、两片完整电极片(Q0)、三片绝缘电阻片( ...
【技术特征摘要】
1.小尺寸大量程集成式压电六维力传感器,包括包括上盖(1)、分载环(2)和下盖(3),其特征是: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;所述所述上盖(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;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;所述力敏元件(4)由三片承受拉压效应的X0°切型晶片(10)、三片承受剪切效应的Y0°切型晶片(11)、八片四分之一电极片(Q5),(Q6),(Q7),(Q8),(Q13),(Q14),(Q15),(Q16)、八片二分之一电极片(Q1),(Q2),(Q3),(Q4),(Q9),(Q10),Q11),(Q12)、两片完整电极片(Q0)...
【专利技术属性】
技术研发人员:李映君,郇正泽,王桂从,孙选,崔焕勇,杨雪,
申请(专利权)人:济南大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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