[發明專利]可嵌入式條狀全柔性多維力傳感器有效
| 申請號： | 201710431236.4 | 申請日： | 2017-06-09 |
| 公開（公告）號： | CN107144389B | 公開（公告）日： | 2022-11-25 |
| 發明（設計）人： | 姚建濤;張弘;陳俊濤;勾栓栓;許允斗;趙永生 | 申請（專利權）人： | 燕山大學 |
| 主分類號： | G01L5/161 | 分類號： | G01L5/161 |
| 代理公司： | 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116 | 代理人： | 崔鳳英 |
| 地址： | 066004 河北省*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 嵌入式 條狀 柔性 多維 傳感器 | ||
1.可嵌入式條狀全柔性多維力傳感器，包括傳感器柔性基體，其特征在于：在傳感器柔性基體內部設有呈條狀布置的上層微通道和下層微通道，上、下兩層微通道結構相同且呈Z字型分別首尾連接成一根通道，微通道內注入液態金屬鎵銦錫合金導體作為傳感器的敏感元件，其中下層微通道頭部和尾部分別引出接引線a和接引線b，上層微通道頭部和尾部分別引出接引線c、接引線d和中間接引線e，引出的各接引線用于連接外部采集系統，以檢測微通道中電阻的變化；使用時，所述傳感器可嵌入任何待測力環節中，其形狀和柔度可根據環境要求而設定，當施加拉彎載荷時，傳感器柔性基體內部微通道電阻和兩端電壓發生變化，可根據四線制測電阻方法計算得出施加的三維力的各個分量。
2.根據權利要求1所述的可嵌入式條狀全柔性多維力傳感器，其特征在于：所述根據四線制測電阻方法計算施加的三維力的各個分量，是在接引線a和接引線b、接引線c和接引線d兩端通入恒流電源，并接入數據采集板卡，可測得各電阻所對應的電壓值，記初始狀態接引線a和接引線b、接引線c和接引線d兩端電壓為U0，施加載荷后接引線a和接引線b兩端電壓為Uab，接引線c和接引線d兩端電壓為Ucd，接引線c和接引線e兩端電壓為Uce，接引線d和接引線e兩端電壓為Ude，當傳感器只受到沿Y軸拉伸載荷FY時，上下兩層微通道電阻變化相同即Uab＝Ucd，可得FY＝K1(Uab-U0)，當傳感器只受到繞X軸彎矩MX時，上下微通道電阻會有電阻差，相應會有電壓差，可得MX＝K2(Ucd-Uab)，由于Ucd＝Uce+Ude，所以MX＝K2(Uce+Ude-Uab)，當傳感器只受到繞Z軸的彎矩時，上下兩層微通道電阻變化相同即Uab＝Ucd，但Uce≠Ude，可得MZ＝K3(Uce-Ude)，經分析可得，獨立的輸入變量共三個，分別為Uab、Uce和Ude，整理計算可得：
寫成輸入和輸出的關系式可得：
其中，K1、K2、K3為電壓協調系數，K1、K2、K3和U0可通過實驗標定獲取。
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