[發(fā)明專利]一種三分力測(cè)量傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010532763.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111896164A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧蕩;劉前進(jìn);馬堯;韋勇;劉濤;金春瑛;黃元毅;賈永輝;索艷茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué);上汽通用五菱汽車股份有限公司;柳州中動(dòng)智輪科技有限公司
• 主分類號(hào): G01L5/1627
• 分類號(hào): G01L5/1627
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉程程

本發(fā)明公開(kāi)了一種三分力測(cè)量傳感器，由彈性體和應(yīng)變片組成；所述彈性體由圓周內(nèi)側(cè)的固定端、圓周外側(cè)的加載端以及連接在固定端與加載端環(huán)形間隙之間的應(yīng)變梁組成，四個(gè)應(yīng)變梁分布在環(huán)形間隙上下左右，且應(yīng)變梁均設(shè)有沿軸向?qū)ΨQ的軸向第一貼片面和軸向第二貼片面，沿徑向?qū)ΨQ的周向第一貼片面和周向第二貼片面四個(gè)貼片面，同一貼片面上的兩個(gè)應(yīng)變片的粘貼方向從傳感器圓心指向圓周外側(cè)，應(yīng)變片分別成對(duì)地對(duì)應(yīng)粘貼在應(yīng)變梁的貼片面上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水平徑向、垂直徑向和軸向三個(gè)方向上的受力；測(cè)量同一分力方向上的應(yīng)變片電連接形成惠斯通全橋電路。本發(fā)明所述三分力測(cè)量傳感器靈敏度高，維間耦合度小，測(cè)量精度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三分力測(cè)量傳感器。

背景技術(shù)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)取得了極大的進(jìn)步與提升，從產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，早已成為名副其實(shí)的制造大國(guó)，然而，大而不強(qiáng)的局面一直沒(méi)有得到有效改善，自主汽車生產(chǎn)與研發(fā)能力依舊薄弱，商用車動(dòng)力學(xué)測(cè)試、理論及應(yīng)用的技術(shù)更是嚴(yán)重滯后于乘用車。

目前，國(guó)外對(duì)三分力測(cè)量傳感器的研究較多，美國(guó)、德國(guó)、瑞士、日本等都生產(chǎn)出了傳感器產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)對(duì)三分力傳感器技術(shù)掌握較少，沒(méi)有完全自主的三分力傳感器產(chǎn)品，無(wú)法掌握傳感器關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，限制了國(guó)產(chǎn)車輛的自主開(kāi)發(fā)。

三分力測(cè)量傳感器所測(cè)量的是：直角坐標(biāo)三維空間的三個(gè)力分量，分別為：Fx、Fy、Fz，對(duì)應(yīng)在上，即分別為：水平徑向，垂直徑向，以及軸向三個(gè)方向。

三分力測(cè)量傳感器是多維力傳感器中應(yīng)用最廣泛的一種，然而，傳感器在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的串?dāng)_問(wèn)題，導(dǎo)致傳感器的測(cè)量精度受到較大影響。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利公開(kāi)號(hào)為：CN108225622A的專利文件公開(kāi)了一種三分力傳感器,在該技術(shù)方案中，所述三分力傳感器包括：中空環(huán)形的測(cè)力結(jié)構(gòu)主體、分別設(shè)置在測(cè)力結(jié)構(gòu)主體兩端面上的第一蓋板和第二蓋板,其中，第一蓋板和第二蓋板通過(guò)螺栓固定在測(cè)力結(jié)構(gòu)主體的兩端面上,在測(cè)力結(jié)構(gòu)主體內(nèi)設(shè)有中心柱,在中心柱和測(cè)力結(jié)構(gòu)主體內(nèi)壁之間徑向設(shè)有對(duì)稱的至少四個(gè)方梁,在每個(gè)方梁的四個(gè)表面上分別鋪設(shè)有應(yīng)變片。

以上述專利文件為代表的現(xiàn)有技術(shù)，普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易加工、剛度低且測(cè)量加載量程較小的缺陷，更重要的是，在傳感器的不同測(cè)量維度之間存在耦合串?dāng)_問(wèn)題，影響傳感器的測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明公開(kāi)了一種三分力測(cè)量傳感器，本發(fā)明所述傳感器靈敏度高，維間耦合度小，測(cè)量精度較高。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種三分力測(cè)量傳感器，由一體成型的彈性體和應(yīng)變片組成；

所述彈性體由圓周內(nèi)側(cè)的固定端、圓周外側(cè)的加載端以及連接在固定端與加載端環(huán)形間隙之間的應(yīng)變梁組成；

所述應(yīng)變梁包括：環(huán)形間隙垂直徑向兩側(cè)的第一應(yīng)變梁和第二應(yīng)變梁，環(huán)形間隙水平徑向兩側(cè)的第三應(yīng)變梁和第四應(yīng)變梁；

所述應(yīng)變梁均設(shè)有四個(gè)貼片面，分別為：中間的軸向端板兩側(cè)的軸向第一貼片面和軸向第二貼片面，應(yīng)變梁兩側(cè)的周向側(cè)板外側(cè)的周向第一貼片面和周向第二貼片面；

所述應(yīng)變片分別成對(duì)地對(duì)應(yīng)粘貼在應(yīng)變梁的貼片面上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水平徑向、垂直徑向和軸向三個(gè)方向上的受力；

所述軸向第一貼片面和軸向第二貼片面上的應(yīng)變片沿軸向鏡面對(duì)稱布置，周向第一貼片面與周向第二貼片面對(duì)應(yīng)粘貼的應(yīng)變片沿徑向鏡面對(duì)稱設(shè)置；

同一貼片面上的兩個(gè)應(yīng)變片的粘貼方向從傳感器圓心指向圓周外側(cè)；

測(cè)量同一分力方向上的應(yīng)變片電連接形成獨(dú)立的惠斯通全橋電路，通過(guò)電路中各電橋臂上的應(yīng)變片電阻值變化引起的測(cè)量端電壓變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)方向分力的檢測(cè)。