[實用新型]一種接觸式平行板差動三維力壓力傳感器

有效

• 申請號: 201520564554.4
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN204788762U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王軍;何森崗;李心源;趙全
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

1.一種接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合，所述X方向差動電容單元組合通過電容值相減計算X方向的切向力且消除Y方向切向力影響，所述Y方向差動電容單元組合通過電容值相減計算Y方向的切向力且消除X方向切向力影響，所述X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合的電容值求和計算電容傳感器的法向力且消除切向力影響。

2.根據權利要求1所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合均包括兩個以上相互形成差動的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結構，每個條狀電容單元包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極。

3.根據權利要求2所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述每個條狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度相同，驅動電極的長度大于感應電極長度，驅動電極長度兩端分別預留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驅＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驅為條狀電容單元的驅動電極長度，b_0感為條狀電容單元的感應電極長度。

4.根據權利要求3所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述差位δ_左＝δ_右，且其中d₀為彈性介質厚度，G為彈性介質的抗剪模量，τ_max為最大應力值。

5.根據權利要求2所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述兩組相互形成差動的電容單元模塊的條狀電容單元的驅動電極和感應電極沿寬度方向設有初始錯位偏移，錯位偏移大小相同、方向相反。

6.根據權利要求2所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述梳齒狀結構包括20個以上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對應連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設有電極間距a_δ。

7.根據權利要求6所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于，所述平行板面積S＝M(a₀+a_δ)b₀，其中，M為條狀電容單元數量，b₀為條狀電容單元的長度，a₀條狀電容單元的寬度。

8.根據權利要求6所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述電容單元模塊的每個條狀電容單元的引線通過并聯或者獨立方式連接到控制單元。

9.根據權利要求2所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述條狀電容單元的寬度其中，d₀為彈性介質厚度，E為彈性介質的楊氏模量，G為彈性介質的抗剪模量。

10.根據權利要求2所述的接觸式平行板差動三維力壓力傳感器，其特征在于,所述控制單元和電容單元模塊之間設有中間變換器，中間變換器用于設置電壓對電容或頻率對電容的傳輸系數。