[發明專利]三維固體力傳感器用基體和傳感器及其標定方法

在審

• 申請號: 202010057955.6
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111157155A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 冉曾令;肖亞琴;徐田甜;李現坤;衛亞斌
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01L5/16;G01L25/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

1.基于光纖傳感器的三維固體力傳感器用基體，其特征在于，所述基體為一體式、且呈“回形針”型，所述基體包括位于頂部的第一傳導塊(1)和位于底部的第二傳導塊(6)，所述第一傳導塊(1)和第二傳導塊(6)之間具有間隙，所述第一傳導塊(1)和第二傳導塊(6)之間通過依次連接的X向的感應梁(2)、Y向的感應梁(3)和Z向的感應梁(5)連接，所述感應梁上各開設有第一通孔(4)，所述第一通孔(4)的軸向分別垂直于相應X向、Y向和Z向。

2.根據權利要求1所述的三維固體力傳感器用基體，其特征在于，所述第一通孔(4)的截面呈“8”字型。

3.根據權利要求1所述的三維固體力傳感器用基體，其特征在于，所述第一傳導塊(1)和第二傳導塊(6)尺寸相同。

4.根據權利要求1所述的三維固體力傳感器用基體，其特征在于，所述第一傳導塊(1)和第二傳導塊(6)呈立方體或長方體型。

5.根據權利要求1所述的三維固體力傳感器用基體，其特征在于，所述第二傳導塊(6)開設有螺紋孔(7)。

6.根據權利要求1-5任一所述的三維固體力傳感器用基體，其特征在于，三個所述感應梁的任一外表面位于一長方體或立方體的一外表面。

7.基于光纖傳感器的三維固體力傳感器，其特征在于，包括權利要求1-6任一所述三維固體力傳感器用基體，所述感應梁上安裝有光纖傳感器，三個所述光纖傳感器的方向分別平行于相應X向、Y向和Z向，所述光纖傳感器與處理單元連接，所述處理單元用于根據光纖傳感器的輸出值計算三維力。

8.根據權利要求7所述的基于光纖傳感器的三維固體力傳感器，其特征在于，計算三維力的計算公式為：

其中，F_X、F_Y和F_Z分別表示X方向的力、Y方向的力和Z方向的力，Δλ_X、Δλ_Y和Δλ_Z分別表示平行于X向、Y向和Z向的光纖傳感器的輸出值；K_ij表示i向力與平行于j向的光纖傳感器輸出波長之間的關系系數，i取X、Y或Z，j取X、Y或Z。

9.根據權利要求7所述的基于光纖傳感器的三維固體力傳感器，其特征在于，所述光纖傳感器粘接在感應梁上。

10.一種權利要求7-9任一所述基于光纖傳感器的三維固體力傳感器的標定方法，其特征在于，包括：

分別單獨向不同所述光纖傳感器加載設定次數、且設定大小的相應X向、Y向或Z向力，并記錄每次加載結束后所有光纖傳感器的輸出值；

根據相應X向、Y向或Z向力的大小和光纖傳感器的輸出值確定單次相應加載力與波長的關系系數：

其中，i取X、Y或Z，j取X、Y或Z，F_i表示加載的i向力的大小，Δλ_ij表示加載相應i向力時平行于j向的光纖傳感器的輸出值，K_ij表示i向力與平行于j向的光纖傳感器輸出波長之間的關系系數；

根據相應K_ij計算相應K_ij的平均值。