用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置及标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置及标定方法。本发明专利技术的标定装置包括控制模块、加压模块、施压模块、采集模块和标定模块。控制模块控制加压模块施加压力向下压迫施压模块的隔断层，施压模块将压力均匀施加在采集模块的柔性力敏传感器阵列上，采集模块进行压力采集并通过相应电路传输至标定模块，由标定模块进行标定；本发明专利技术的标定方法包括压力的平衡与校准两部分，在10个压力水平下采集压力，通过平衡矩阵对传感器阵列进行平衡，并利用十点法进行校准。通过前述装置及方法，提高了柔性力敏传感器阵列标定的效率、准确性及安全性，达到了便捷、快速、准确标定柔性力敏传感器阵列的目的。性力敏传感器阵列的目的。性力敏传感器阵列的目的。

【技术实现步骤摘要】
用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置及标定方法


[0001]本专利技术涉及传感器标定领域，具体是涉及一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置及标定方法。

技术介绍

[0002]当代社会，人工智能、医疗健康等领域的发展尤为重要，人机交互、运动健康监控等细划领域的进一步推进也对传感器提出了更加严格、全面的要求。传感器在经过长时间的使用后，其精度会出现不可避免的误差，因此，对传感器的标定就至关重要。通过对传感器的标定可以有效提升传感器的测量精准度，延长传感器的使用寿命，让使用者有良好的使用体验。
[0003]现有公开号为111551311A的专利技术专利“压力传感器标定装置和标定方法”，该专利技术利用滑轮组，在一端放置预设重量的砝码，另一端的施力触头向上碰撞并施压于压力传感器，从而采集相应压力，并利用函数y(x)＝a*e^bx+c*e^dx拟合曲线，达到标定的目的。但该设备及方法也有不足之处，滑轮组具有一定摩擦力，影响施加压力的准确性，并且施力触头对压力传感器施压面积小、不均匀，单次标定面积有待提升，且该专利技术只进行校准，未进行平衡。
[0004]现有公开号为109932129A的技术专利“一种表面接触式水压力传感器的快速标定方法”，该技术利用压力发生源(如压缩空气罐或手动压力泵等)施加压力，三通管一端连接压力发生源，接收压力，另外两端一端连接压力传感器另一端连接U形管压力计，U形管压力计中装有液体，通过液压差计算U形管压力计所受压力，与压力传感器数值对比，进行标定。该技术操作简便，设备造价少，没有安全风险，能进行一定的标定工作，但该技术由于U形管液位差有限，所能标定量程较小，且没有进行平衡工作。
[0005]现有技术的不足之处在于：装置体积大，安装复杂，设备昂贵，多数使用气压机施加压力，存在一定的安全隐患，且未进行平衡操作，传感器阵列的各传感器元件之间存在一定的误差，影响使用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置及标定方法，能够对柔性力敏传感器阵列进行便捷、准确的标定，提升柔性力敏传感器阵列的精度和使用寿命。以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，包括：
[0009]控制模块、加压模块、施压模块、采集模块和标定模块；
[0010]控制模块为上位机及相应控制电路，用于向所述加压模块施加加压指令，并控制液体回路加减；
[0011]加压模块为所选压力源，用于向所述施压模块的隔断层施加预设压力；
[0012]施压模块包括隔断层、柔性袋和流体介质，用于将来自所述加压模块的压力平均施加在所述采集模块的柔性力敏传感器阵列上；
[0013]采集模块包括柔性力敏传感器阵列及相应电路，用于采集来自所述施压模块的压力并传输至标定模块；
[0014]标定模块包括标定软件和相应标定方法，用于将采集到的数据及预设压力进行标定。
[0015]优选的，所述控制模块为PC机及相应控制电路，所述PC机用于设定所需压力参数，控制所述施压模块液体回路的加减，从而实现施加不同大小的压力；
[0016]优选的，所述加压模块为所选压力源。其中本专利技术所选压力源为液压箱(也可以是其他任何合适的压力源，因为本专利技术在这方面不设限制)，用于向所述施压模块的隔断层施加预设压力。
[0017]优选的，所述施压模块包括隔断层、柔性袋和流体介质。所述隔断层为不锈钢膜片(也可以是其他任何合适的刚性材料，因为本专利技术在这方面不设限制)，用于承载所述加压模块施加的压力；所述柔性袋可承受多个大气压力，其中充有相应流体介质，用于将压力平均施加在所述采集模块的柔性力敏传感器阵列上；所述流体介质为硅油(也可以是其他任何合适的流体介质，因为本专利技术在这方面不设限制)。
[0018]优选的，所述采集模块包括柔性力敏传感器阵列及相应电路。所述柔性力敏传感器阵列包含若干传感器元件，点阵式分布，用于采集来自所述施压模块的压力。
[0019]优选的，所述标定模块包括上位机和相应标定创新。
[0020]根据本专利技术的另一方面，提出一种用于柔性力敏传感器阵列的标定方法，具体包括如下步骤：
[0021]步骤1、判断是否有标定设备，如果有标定设备，执行步骤2，否则执行步骤5；
[0022]步骤2、在有标定设备时，执行平衡过程：在预设压力水平下对传感器阵列施加压力，采集并记录传感器阵列的实际输出，对实际输出进行Q值检验法检验，对检验后的数值取平均值作为预期输出，利用平衡矩阵对实际输出进行平衡，使得传感器阵列的各个传感器元件的输出达到同一预期输出，并保存平衡文件，所述平衡文件中包括平衡矩阵、传感器在十个压力水平下的原始输出和预期平衡值；
[0023]步骤3、在有标定设备时，执行校准过程：在预设压力水平下对传感器阵列施加压力，重复N次，采集并记录传感器阵列的实际输出，对传感器阵列进行最小二乘法校准，拟合曲线形如y＝a*x^b+c，并保存校准文件，所述校准文件中包括传感器在N个压力水平下的原始输出、预期输出、校准系数、校准常数和拟合曲线；执行步骤6；
[0024]步骤4、没有标定设备时，导入已有的平衡文件，利用已进行过的平衡实验的平衡文件对传感器阵列进行平衡；
[0025]步骤5、没有标定设备时，导入已有的校准文件，利用已进行过的校准实验的校准文件对传感器阵列进行校准；
[0026]步骤6、完成校准。
[0027]进一步的，所述校准部分采用十点法校准，在压力工作范围内平均选取十个压力水平点，在每个压力水平下，采集并记录传感器的实际输出，对十个压力水平下的实际输出和预期输出进行最小二乘法曲线拟合校准，并保存校准文件；所述最小二乘法采用幂函数
曲线，形如y＝a*x^b+c，其中y为预期输出，x为原始输出，a、b为校准系数，c为校准常数，所述校准文件包括传感器在十个压力水平下的原始输出、期望输出、校准系数、校准常数和相应拟合曲线。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]1.施压均匀，准确性高。本专利技术采用施压模块使得预设压力平均施加在柔性力敏传感器阵列上。其中施压模块中的隔断层为不锈钢膜片，用于将压力源施加的压力分散到施压模块中的柔性袋顶部，施压模块中的柔性袋充有流体介质，用于承接隔断层施加的力并平均施加在压力传感器阵列上，隔断层和柔性袋相结合，能够良好地将压力均匀施加在压力传感器阵列上，提升标定的效率和精度。
[0030]2.装置简便，安全性高。本专利技术除所选压力源外选用一体化容器承载各模块，不存在额外的铆钉、固定螺母等零件，并通过流体施加压力，在压力范围内进行标定，安全可靠。
[0031]3.平衡传感器阵列，实际表现好。本专利技术进行一次平衡操作，利用平衡矩阵及Q值检验法进行平衡，使得传感器阵列的所有传感器元件在相同压力下的实际输出保持相同，对实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，包括：控制模块、加压模块、施压模块、采集模块和标定模块；控制模块包括上位机及相应控制电路，用于设置所需压力参数，并控制液体回路压力加减；加压模块包括压力源，用于向所述施压模块施加预设压力；施压模块包括隔断层、柔性袋和流体介质，用于将来自所述加压模块的压力平均施加在所述采集模块的柔性力敏传感器阵列上；采集模块包括柔性力敏传感器阵列及相应电路，用于采集来自所述施压模块的压力并传输至标定模块；标定模块，用于将采集到的压力数据及预设压力进行标定。2.根据权利要求书1所述的一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，所述控制模块包括上位机及相应控制电路，所述控制模块用于设定所需压力参数，控制所述施压模块液体回路的加减，从而实现施加不同大小的压力。3.根据权利要求书1所述的一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，所述加压模块包括压力源，所述压力源为液压箱，用于向所述施压模块的隔断层施加预设压力。4.根据权利要求书1所述的一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，所述施压模块包括隔断层、柔性袋和流体介质，所述隔断层为刚性平面材料，用于承载所述加压模块施加的压力；所述柔性袋中充有流体介质，用于将压力平均施加在所述采集模块的柔性力敏传感器阵列上。5.根据权利要求书1所述的一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，所述采集模块包括柔性力敏传感器阵列及相应电路，所述柔性力敏传感器阵列包含若干传感器元件，点阵式分布，用于采集来自所述施压模块的压力。6.根据权利要求书1所述的一种用于柔性力敏传感器阵列的液压型标定装置，其特征在于，所述标定模块包括上位机和相应标定程序。7.一种用于柔性力敏传感器阵列的标定方法，基于权利要求书1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨先军，王怀鹏，姚志明，周旭，孙怡宁，王辉，李红军，张晓翟，马祖长，陈焱焱，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：