本发明专利技术公开了一种三维压力传感器中的应变梁结构，包含受力体、环绕受力体的多个传感件、分别连接受力体和多个传感件的多个传导件；所述受力体的上端设有可承受压力的受力块；所述传感件包含传感部、两个支撑部;多个所述传感件的传感部分别位于各个解耦方向上，用于传感其所在解耦方向上的分力；所述两个支撑部分别位于传感部的两侧，用于支撑传导件。并基于所述应变梁结构公开了一种三维压力传感器以及一种用于测量三维足底力的压力传感器阵列。本发明专利技术的有益效果在于，在传感件上设置支撑部支撑传导件，减少不同解耦方向上的分力之间的交叉干扰，提升解耦效果；借助缓冲槽、弹性介质和整体上更稳定的结构，提高传感器在动态环境下的适应性。态环境下的适应性。态环境下的适应性。
【技术实现步骤摘要】
一种三维压力传感器及其应变传感结构
[0001]本专利技术涉及一种三维压力传感器及其应变传感结构，涉及压力传感器
技术介绍
[0002]压力传感器是能感受到压力信号，并按照一定的规律将压力信号转换成可以传输的电信号的器件或装置。压力传感器包括一维压力传感器、二维压力传感器和三维压力传感器等。在机械的实际应用领域，一维压力传感器通常不能满足机械设备的要求，常基于一维压力传感器进行设计、组合后得到多维压力传感器。
[0003]目前，多维压力传感器中不同维度上的力会产生耦合等现象，即不同维度上的力存在某种函数关系，原因主要有以下两点：维度原因：不同的维度之间的力存在函数换算关系；结构原因：传感器结构设计导致力在测量时的相互影响。力的耦合现象会在数据采集时相互干扰、相互影响。如申请号为CN202120829938.X的专利文件公开一种六分力传感器的立体式应变梁结构，属于三维力传感器。该力传感器通过双层立体式应变梁装置采集三个维度、六种方向上的应力，提高了传感器的数据采集精度、减小了误差。但是，该立体式应变梁结构中的应变梁在受三维力的作用时易发生横力弯曲，使不同维度的力的作用效果相互影响，导致难以精确地解耦、传递三维力的作用效果，使三个维度的力相互耦合，极不便于数据的处理、分析。同时，此类力传感器是适用于静力作用下力的数据采集，而无法在动态力的作用下有效缓解惯性力的冲击对三维力的解耦、测量等过程的影响，产生极大的测量误差。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种对三维力的解耦能力更强、结构更稳定的应变传感结构，并基于所述应变传感结构提供一种适用于动态力作用下的三维压力传感器。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现的。
[0006]一种三维压力传感器中的应变梁结构，包含受力体、环绕受力体设置的多个传感件、分别连接受力体和多个传感件的多个传导件；所述受力体的上端设有可承受压力的受力块；所述传感件包含传感部、两个支撑部;多个所述传感件的传感部分别位于各个解耦方向上，用于传感其所在解耦方向上的分力；所述两个支撑部分别位于传感部的两侧，用于支撑传导件。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，还包含设置于所述受力体底端的传感块；所述传感块包含传感体、环绕传感体的支撑体；所述传感体贴合受力体的底端，用于传感受力体所受压力的法向分力；所述支撑体的上端贴合所述传导件的下端，用于支撑传导件。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述传导件设有缓冲槽，所述缓冲槽位于传导件和传感件的连接处，并沿环绕受力体的方向延伸。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述传导件包含传导部、辅助支撑部；所述传导部连接传感部和受力体，用于传导其所在解耦方向上的分力；所述辅助支撑部连接支撑部和传导
部，用于配合支撑部支撑传导部。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述传导件包含传导板，所述传导板的一端连接至传感件且同时贴合传感部和支撑部，所述传导板的另一端连接至受力体。
[0011]一种三维压力传感器，包含壳体和位于壳体内部的应变传感结构，所述应变传感结构本专利技术所提供的应变传感结构，所述应变传感结构的受力体穿出壳体；所述传感件和壳体之间设有第一传感元件；所述传感块和壳体之间设有第二传感元件。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述壳体包含外壳，所述传感件和外壳之间设有缓冲介质，所述缓冲介质在受压时可以产生形变，所述传感元件置于缓冲介质中。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述壳体还包含外壳上端的顶盖、外壳下端的底座，所述应变传感结构还包含可以贴合底座的安装底环、位于安装底环上的多个安装柱；所述安装柱的上端面贴合顶盖；所述传感件位于安装底环上，所述安装柱设置于相邻的传感件之间。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述缓冲介质位于相邻的安装柱之间；所述壳体、安装底环和传感件合围所述缓冲介质，并在传感件和其两侧的安装柱之间分别留有形变间隙。
[0015]一种用于测量三维足底力的压力传感器阵列，包含多个本专利技术提供的三维压力传感器，并且至少于足底的足跟、第一跖趾关节、第五跖趾关节的下方设有所述三维压力传感器。
[0016]本专利技术的有益效果：1.通过支撑结构减少横力弯曲对三维力的解耦过程产生的影响，极大程度地减少三个维度的力的交叉干扰；2.通过缓冲槽和弹性介质的缓冲作用，使传感器能够在动态力作用下稳定、有效工作；3.通过支撑结构和对形变的引导提高传感器中各元件所处方位的稳定性。
附图说明
[0017]下面将通过附图详细描述本专利技术中优选实施案例，以助于理解本专利技术的目的和优点，其中：图1为一种实施案例中应变传感结构的上视图；图2为一种实施案例中应变传感结构的立体视图；图3为另一种实施案例中应变传感结构的上视图；图4为另一种实施案例中应变传感结构的上方立体视图；图5为另一种实施案例中应变传感结构的下方立体视图；图6为三维压力传感器的爆炸视图。
具体实施方式
[0018]下面根据附图和实施案例对本专利技术作进一步详细说明。
[0019]在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同
使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
[0020]实施案例1：参考图1、图2，一种三维压力传感器中的应变传感结构，包含受力体11、环绕受力体11的四个传感件13。所述受力体11的上端设有受力块111，受力块111具有较大的受力面，用于承受来自外界的三维压力。受力体11和每个传感件13之间均设有传导件12，传导件12的两端分别连接至受力体11和传感件13，用于将受力体11的所受压力传递至传感件13。
[0021]所述四个传感件13分别位于四个不同的解耦方向上。所述的解耦方向是指将一个三维力向多个不同维度进行力学分解，得到多个不同维度的分力时，每一个分力所在方向为一个解耦方向。在本实施案例中，欲将一个三维力向三个相互垂直的维度分解，以得到不受维度原因耦合的三个分力。由于所述三维力为压力，则此应变传感结构在所述的三个维度上共具有5个解耦方向，其中四个解耦方向在同一平面内，所述的四个传感件13分别位于此四个解耦方向上，剩余的一个解耦方向为受力体11的受压接触面的法线方向，即压力的法向分力所指的方向，定义为第五解耦方向。
[0022]所述传感件13包含传感部131，传感部131位于传感件13中部，且正对其所在的解耦方向。所述传导件12包含传导部121，传导部121一端连接传感部131，另一端连接受力体11，用于将受力体11上所承受的处于该解耦方向上的分力传导至该传感部131。所述传感件13还包含两个支撑部132，支撑部132位于传感部131的两侧。所述传导件12包含辅助支撑部122，辅助本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维压力传感器中的应变梁结构，其特征在于，包含受力体（11）、环绕受力体（11）设置的多个传感件（13）、分别连接受力体（11）和多个传感件（13）的多个传导件（12）；所述受力体（11）的上端设有可承受压力的受力块（111）；所述传感件（13）包含传感部（131）、两个支撑部（132）;多个所述传感件（13）的传感部（131）分别位于各个解耦方向上，用于传感其所在解耦方向上的分力；所述两个支撑部（132）分别位于传感部（131）的两侧，用于支撑传导件（12）。2.根据权利要求1所述的应变梁结构，其特征在于，还包含设置于所述受力体（11）底端的传感块（14）；所述传感块（14）包含传感体（141）、环绕传感体（141）的支撑体（142）；所述传感体（141）贴合受力体（11）的底端，用于传感受力体（11）所受压力的法向分力；所述支撑体（142）的上端贴合所述传导件（12）的下端，用于支撑传导件（12）。3.根据权利要求1所述的应变传感结构，其特征在于，所述传导件（12）设有缓冲槽（15），所述缓冲槽（15）位于传导件（12）和传感件（13）的连接处，并沿环绕受力体（11）的方向延伸。4.根据权利要求1
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3任一项所述的应变传感结构，其特征在于，所述传导件（12）包含传导部（121）、辅助支撑部（122）；所述传导部（121）连接传感部（131）和受力体（11），用于传导其所在解耦方向上的分力；所述辅助支撑部（122）连接支撑部（132）和传导部（121），用于配合支撑部（132）支撑传导部（121）。5.根据权利要求1
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3任一项所述的应变传感结构，其特征在于，所述传导件（12）包含传导板（123），所述传导板（123）的一端连接至传感件（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳祺，李济泽，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：
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