[實用新型]一種柔性薄膜陣列壓力傳感器的自動標定裝置

有效

• 申請號: 201720963729.8
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN207114092U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 張學鋒
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于傳感器測量技術領域，特別涉及一種柔性薄膜陣列壓力傳感器的自動標定裝置及標定方法。

背景技術

目前采用高分子聚合材料制造的電容型和壓阻型柔性薄膜陣列壓力傳感器在機器人、生物醫學測量以及汽車工業等諸多領域得到廣泛應用。由于高分子聚合物黏彈性的影響使得傳感器的精度受到一定程度的影響，為了提高實際使用過程中的測量精度，需要在使用前完成對柔性薄膜陣列壓力傳感器的校準和標定。由高分子聚合材料制成的傳感器通常具有柔性大、強度差以及厚度小等特點，因此現有的壓力傳感器標定裝置(如活塞式壓力計)不適合此類傳感器的標定。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種柔性薄膜陣列壓力傳感器的自動標定裝置及標定方法，該裝置通過工作臺5的移動利用杠桿原理實現對陣列傳感器各敏感單元逐一加載，通過測量其相應的輸出信號，從而最終實現整個傳感器陣列的自動標定和校準。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種柔性薄膜陣列壓力傳感器的自動標定裝置，包括機械部分和信號采集與運動控制部分，其特征在于：

所述機械部分包括用于放置及平移傳感器11的承托部分和用于向傳感器11施加壓力的施力裝置6；

所述信號采集與運動控制部分包括：接傳感器11的傳感器信號轉換及調理模塊8，接所述施力裝置6的驅動電機6-7的電機運動控制模塊9，以及接所述 傳感器信號轉換及調理模塊8和電機運動控制模塊9的計算機10，計算機10協調控制電機運動控制模塊9，實現對傳感器11上不同敏感單元的標定。

所述承托部分包括：

底座1；

立柱2；

設置在底座1上的橫向移動導軌3；

驅動橫向移動導軌3的橫向移動電機；

設置在橫向移動導軌3上的縱向移動導軌4；

驅動縱向移動導軌4的縱向移動電機；

以及，設置在縱向移動導軌4上的工作臺5；

其中，所述橫向移動電機和縱向移動電機均連接電機運動控制模塊9，所述傳感器11固定在工作臺5上。

所述施力裝置6包括安裝板6-2，安裝板6-2至少包括后側板、底板和左右端板，在左右端板之間設置有相互平行的絲杠6-9和兩根導軌6-3，配重6-4設置在絲杠6-9和導軌6-3上，絲杠6-9連接驅動電機6-7，所述底板的下方連接有豎直的施力桿6-5；所述后側板通過轉軸6-1以及軸承連接承托部分的立柱2，形成杠桿的支點；所述配重6-4在驅動電機6-7的帶動下沿導軌6-3往復移動，通過改變配重6-4與轉軸6-1的距離，與驅動電機6-7通過杠桿原理完成對傳感器11的載荷施加。

所述底板的上表面開有導向安裝槽6-6，用來安裝和固定施力桿6-5，施力桿6-5的位置在導向安裝槽6-6內任意移動，一旦位置選定后通過螺紋固定。

所述傳感器11受到的載荷通過配重6-4和驅動電機6-7的質量，配重6-4與轉軸6-1的距離，以及施力桿6-5在導向安裝槽6-6中的位置，由計算機10通過力矩平衡原理得到。

所述安裝板6-2上與左右端板平行在左右端板之間設置右側限位板6-8，安裝板6-2的左端板作為左側限位板，所述配重6-4在右側限位板6-8和左側限位板之間運動；所述轉軸6-1連接在右側限位板6-8和右端板之間的位置。

所述驅動電機6-7和配重6-4的重量應保證當配重6-4處在右側極限位置時，施力桿6-5對傳感器11施加的載荷為零。

本發明還提供了基于所述柔性薄膜陣列壓力傳感器的自動標定裝置的標定方法，包括：

通過控制承托部分的驅動電機轉動方向和角度，控制傳感器11的平移，選定所標定的傳感器敏感單元；

當選定某一敏感單元進行靜態標定時：

裝置處于初始狀態，此時配重6-4處于最右側位置，施力桿6-5對傳感器11施加載荷為零；計算機10發出指令通過電機控制模塊9控制使傳感器11到達指定位置，此時施力桿6-5正對傳感器11上待標定的敏感單元；計算機10通過電機控制模塊9控制驅動電機6-7運動調節配重6-4的位置對傳感器11上的敏感單元施加不同的載荷；與此同時，傳感器11的輸出信號通過傳感器信號轉換及調理模塊8發送到計算機10，從而得到該敏感單元在不同壓力作用下的輸出信號，與傳感器11所受到的載荷組合即得用來描述傳感器靜態特性的輸入——輸出關系；