[實用新型]一種離心式微牛級昆蟲摩擦力在線實時測試系統

有效

• 申請號: 201721138807.7
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN207215677U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 王立新
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01N19/04;G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及摩擦力測試技術領域，尤其是一種針對昆蟲的附著力或摩擦力進行測試，且測試精度可達微牛級、能夠在線實時測試并顯示、測試準確度更高的離心式測力系統。

背景技術

在研究機械化滑移捕集治理農業災害昆蟲過程中，需要測試甲蟲、飛蛾、螞蟻等體型較小昆蟲在材料表面的產生的附著力、摩擦力等力學數據，如果采取以測力傳感器為核心部件的常規測試技術及方法，難以實現毫牛級微力的精確測試。目前公知的測力系統所采用核心單元是測力傳感器，傳感器的量程、分辨率直接決定了測力系統的測量范圍與測量精度。中國專利CN1760662A公開了二維小量程力傳感器，能夠同時測量水平方向和垂直方向上的力，具有結構簡單、彈性體整體剛度高、有過載保護結構、安全性和可靠性高等優點。但由于該傳感器的法向力、切向力的分辨力均是9.8毫牛，比較適合壁虎等體型較大動物腳掌產生的力，對于甲蟲、螞蟻、飛蛾等體型較小昆蟲所產生的力，該傳感器在精度方面并不能滿足需求。中國專利CN 100412521C公開了量程為0-1.5N的三維力傳感器，具有結構簡單、靈敏度高等優點，能夠測量蜘蛛、昆蟲、壁虎爬行時的接觸力。該三維力傳感器的分辨力為1毫牛，對于螞蟻等小型昆蟲產生的力，測試精度仍舊不能滿足要求；在測量昆蟲整個附著系統產生的力時，需要若干個該傳感器組成陣列，顯著提高了測力系統的成本。

目前，針對現有的傳感器微力測試系統測量精度不高的問題，市場上出現了不以測力傳感器為核心部件的微力測試系統。文獻“離心式昆蟲微力測試系統設計”[王立新，河北科技大學學報,2014,35(1):1-6.]與實用新型人提交申請的實用新型專利（申請號：201210577820.8）中闡述了一種離心式測微力系統，主要包括調速電機、轉速控制及顯示單元、測試平臺、高幀數視頻監控系統等；通過這些部件，可獲取用以計算離心力的轉速、半徑等信息，最終可計算出昆蟲的附著力和摩擦力；該系統的測量精度在理論上最高可達0.01毫牛，能夠解決現有測力系統分辨力低的問題。但該系統由于電機和機座為一體結構，電機安裝支架采用的是非對稱結構，在測量時電機的振動會影響高幀數視頻監控系統的采集清晰度，從而對昆蟲的離心運動軌跡測量產生誤差，影響系統的測試準確度；更為明顯的是，該系統中離心運動的轉速信息獲取依靠附屬于調速電機的轉速控制及顯示單元，實際轉速獲取的精度和準確度受到限制，嚴重制約了系統的實際測試精度。實用新型申請人已獲授權的實用新型專利ZL201620712022.5涉及的離心式毫牛尺度微力測試系統，該測微力系統主要包括底座圓盤和調速電機，底座圓盤通過電機支架與調速電機連接，在調速電機的輸出軸上設有與底座圓盤平行設置的測試平臺，在測試平臺的正上方設有視頻監控器，底座圓盤的中心位置設有通孔，調速電機置于通孔內。本測微力系統通過整體結構上的改進，可最大限度地消除電機振動對測試結果的影響。但是上述測微力系統中，用視頻監控系統在高度調節時，依靠的是連桿之間的通孔，調節的準確度低，影響高幀數視頻監控系統對測試平臺圖像的采集清晰度，制約測試昆蟲離心運動半徑信息的準確獲取。更為重要的是，該系統中離心運動轉速信息的獲取依舊依靠附屬于調速電機的轉速控制及顯示單元，實際轉速獲取的精度和準確度受到限制，嚴重制約了系統的實際測試精度。