多自由度电阻式位移传感器的应变片组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，其中，第一应变组件沿轴向对称布置于弹性体圆周上，相对的电阻应变片分别构建形成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥；第二应变组件中每两枚相邻电阻应变片均与弹性体母线呈45

【技术实现步骤摘要】
多自由度电阻式位移传感器的应变片组件


[0001]本技术涉及传感器
，尤其涉及一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件。

技术介绍

[0002]多自由度位移测量作为获取目标位姿的重要手段，广泛应用于工业生产以及科学研究中，如半导体加工定位、飞行器的飞行姿态检测、机械手末端位姿测量等。位移传感器按其测量原理可分为电位器式、电阻应变式、电容式、电感式、磁敏式、光电式等。其中电阻应变式位移传感器主要由弹性敏感元件和电阻应变片构成，当测量端产生位移时，弹性敏感元件会产生变形，其表面产生的应变与测量端的位移成线性关系。
[0003]单自由度电阻应变式位移传感器的应变片布置方案相对简单，由于测量信号单一，引入的误差较小。多自由度电阻应变式位移传感器测量信号较多，弹性体上需布置多枚应变片，这就对应变片布置方案提出了要求。在满足测量要求的情况下应变片应尽可能少且各个测量信号之间应减少耦合，然而由于弹性体受力和运动的复杂性，应变片测量得到的应变可能是各个位移之间共同作用引起的。因此是如何通过合适的应变片的粘贴排布方式，使得测量得到的应变能够单独的反映各个位移应变量的大小，并且能够依托这些测量得到的应变值的大小换算得到各个方向位移量的大小至关重要。
[0004]电桥本身是灵敏度和准确度都比较高的测量工具，合理的桥路选择能使测量结果更准确，如果桥路连接不当，不仅达不到应有的准确度、给测量结果带来误差，所以桥路选择对实验结果也很重要。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本技术提供了一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，通过布置于弹性体周围上的应变片组件及其组建的电桥电路，实现平面位移、轴向直线位移以及绕轴向角位移的测量，能够单独地反映各个检测量的大小，还减小了参数之间的影响，减小了各个检测量之间的耦合，实现了一定的温度补偿，减小了误差，提高了测量的准确性，且应变片的布片方案简单、布片数量少。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，包括：第一应变组件、第二应变组件、第三应变组件和弹性体；所述第一应变组件包括四枚电阻应变片，所述第一应变组件沿轴向对称布置于所述弹性体圆周上的同一水平位置，所述第一应变组件中相对的两组电阻应变片分别构建形成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥；所述第二应变组件包括四枚电阻应变片，所述第二应变组件中每两枚相邻电阻应变片均与所述弹性体母线呈45
°
夹角，且相垂直地布置于所述弹性体圆周上的同一水平位置，所述第二应变组件中的四枚电阻应变片构建形成第三惠斯通电桥；所述第三应变组件包括四枚电阻应变片，所述第三应变组件中两枚电阻应变片以相反方向布置于所述弹性体圆周上同一水平的间隔180
°
位置，且均与所述弹性体母线呈45
°
夹角，另两枚电阻应变片均以垂
直于所述弹性体母线方向布置于所述弹性体圆周上另一同水平的间隔180
°
位置，所述第三应变组件中的四枚电阻应变片构建形成第四惠斯通电桥。
[0007]在上述技术方案中，优选地，所述第一应变组件包括依次相邻分布的应变片R1、应变片R2、应变片R3和应变片R4，所述应变片R1与所述应变片R3在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R2与所述应变片R4在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R1与所述应变片R3用以测量所述弹性体在该两应变片所在平面方向上产生的应变，所述应变片R2与所述应变片R4用以测量所述弹性体在该两应变片所在平面方向上产生的应变。
[0008]在上述技术方案中，优选地，所述第二应变组件包括依次相邻分布的应变片R
a
、应变片R
b
、应变片R
c
和应变片R
d
，所述应变片R
a
与所述应变片R
b
在圆周方向上间隔90
°
，所述应变片R
a
与所述应变片R
c
在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R
b
与所述应变片Rd在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R
a
与所述应变片R
c
均沿与所述弹性体母线
‑
45
°
方向设置，所述应变片R
b
与所述应变片R
d
均沿与所述弹性体母线45
°
方向设置，所述应变片R
a
、所述应变片R
b
、所述应变片R
c
和所述应变片R
d
用以测量所述弹性体在绕轴向方向角位移作用下产生的剪切应变。
[0009]在上述技术方案中，优选地，所述第三应变组件包括应变片R5、应变片R6、应变片R7和应变片R8，所述应变片R5与所述应变片R6处于同一水平位置且在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R5与所述弹性体母线呈45
°
夹角，所述应变片R6与所述弹性体母线呈
‑
45
°
夹角，所述应变片R7与所述应变片R8处于同一水平位置且在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R7与所述应变片R8均垂直于所述弹性体母线方向；所述应变片R5与所述应变片R7处于同一垂直方向，所述应变片R6与所述应变片R8处于同一垂直方向，所述应变片R5、所述应变片R6、所述应变片R7和所述应变片R8用以测量所述弹性体在轴向方向上产生的轴向应变。
[0010]在上述技术方案中，优选地，所述第一惠斯通电桥包括所述应变片R1、所述应变片R3以及第一桥臂电阻和第二桥臂电阻，所述应变片R1的第一端与所述第一桥臂电阻的第二端相连接，所述应变片R1的第二端与所述应变片R3的第一端相连接，所述应变片R3的第二端与所述第二桥臂电阻的第一端相连接，所述第二桥臂电阻的第二端与所述第一桥臂电阻的第一端相连接。
[0011]在上述技术方案中，优选地，所述第二惠斯通电桥包括所述应变片R2、所述应变片R4以及第三桥臂电阻和第四桥臂电阻，所述应变片R2的第一端与所述第三桥臂电阻的第二端相连接，所述应变片R2的第二端与所述应变片R4的第一端相连接，所述应变片R4的第二端与所述第四桥臂电阻的第一端相连接，所述第四桥臂电阻的第二端与所述第三桥臂电阻的第一端相连接。
[0012]在上述技术方案中，优选地，所述第三惠斯通电桥包括所述应变片R
a
、所述应变片R
b
、所述应变片R
c
和所述应变片R
d
，所述应变片R
a
的第一端与所述应变片R
d
的第二端相连接，所述应变片R
a
的第二端与所述应变片R
b
的第一端相连接，所述应变片R
b
的第二端与所述应变片R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，其特征在于，包括：第一应变组件、第二应变组件、第三应变组件和弹性体；所述第一应变组件包括四枚电阻应变片，所述第一应变组件沿轴向对称布置于所述弹性体圆周上的同一水平位置，所述第一应变组件中相对的两组电阻应变片分别构建形成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥；所述第二应变组件包括四枚电阻应变片，所述第二应变组件中每两枚相邻电阻应变片均与所述弹性体母线呈45
°
夹角，且相垂直地布置于所述弹性体圆周上的同一水平位置，所述第二应变组件中的四枚电阻应变片构建形成第三惠斯通电桥；所述第三应变组件包括四枚电阻应变片，所述第三应变组件中两枚电阻应变片以相反方向布置于所述弹性体圆周上同一水平的间隔180
°
位置，且均与所述弹性体母线呈45
°
夹角，另两枚电阻应变片均以垂直于所述弹性体母线方向布置于所述弹性体圆周上另一同水平的间隔180
°
位置，所述第三应变组件中的四枚电阻应变片构建形成第四惠斯通电桥。2.根据权利要求1所述的多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，其特征在于，所述第一应变组件包括依次相邻分布的应变片R1、应变片R2、应变片R3和应变片R4，所述应变片R1与所述应变片R3在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R2与所述应变片R4在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R1与所述应变片R3用以测量所述弹性体在该两应变片所在平面方向上产生的应变，所述应变片R2与所述应变片R4用以测量所述弹性体在该两应变片所在平面方向上产生的应变。3.根据权利要求1所述的多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，其特征在于，所述第二应变组件包括依次相邻分布的应变片R
a
、应变片R
b
、应变片R
c
和应变片R
d
，所述应变片R
a
与所述应变片R
b
在圆周方向上间隔90
°
，所述应变片R
a
与所述应变片R
c
在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R
b
与所述应变片R
d
在圆周方向上间隔180
°
，所述应变片R
a
与所述应变片R
c
均沿与所述弹性体母线
‑
45
°
方向设置，所述应变片R
b
与所述应变片R
d
均沿与所述弹性体母线45
°
方向设置，所述应变片R
a
、所述应变片R
b
、所述应变片R
c
和所述应变片R
d
用以测量所述弹性体在绕轴向方向角位移作用下产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭来湖，潘奔，祖洪飞，戴宁，汝欣，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：