文档介绍：摘要本文针对国内外有关多维力传感器进行了分析与综述,在此基础上,对整体预紧平台式超静定六维力传感器进行了进一步的理论分析和仿真研本文在前人研究的基础上,详细地推导了当坐标系建立在六维力传感器的上平台时,六维力传感器的力雅克比矩阵的解析表达式,并对六维力传感器的各向同性指标以及广义放大倍数指标进行了进一步深入地研究与分析。在综合考虑六维力传感器的各向同性指标、广义放大倍数指标以及传感器的整体外形尺寸等多方面因素的情况下,选出了几组较优的数据做为传感器的结构尺寸参数。以这几组较优的数据为基础,应用工程制图软件⒘苏逶そ羰搅Υǜ衅鞯目占浼负谓峁鼓P停懈式转换后通过大型有限元分析软件氖萁涌诘既氲紸中,应用愿昧Υǜ衅鞯木擦投匦越辛朔治觯玫搅肆传感器的固有频率和振型。本论文的研究工作对六维力传感器的进一步研究具有一定的理论指导意义和实际使用价值。关键词力传感器;各向同性;广义放大倍数;应力;固有频率究。
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一广———一一第滦髀引言种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。传感器是传感器系统用。随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作为获取信息的重要工具,传感器在工业生产、国防建设和科学技术领域发挥着重要作用。最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会对传感器的定义为:“传感器是测量系统中的一的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。输出反馈计算机控制系统“缤所示。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的,即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解,传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器,图涑龇蠢〖扑慊刂葡低辰峁雇数字计算机齦夏斗节一
积小、结构简单、工作可靠、固有频率高、灵敏度和信噪比高等优点,但传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源;无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能。传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成电量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。传感器由以下几个部分组成:舾性<直接感受被测量话阄7堑缌并将其转换为与被测量有确定关系的易变成电量ǖ缌的其它量的元件。;辉<它能将其它物理量直接转换为有确定关系的电量的元件。饬康缏钒炎;辉<涑龅牡缧藕疟湮1阌诖怼⑾允尽⒓锹肌控制的可用电信号的电路。测量电路的类型视转换元件的不同而定。ㄖ缭垂└;荒芰浚行┟舾性<恍韫└芰浚行┰蛐要能量的供给。传感器组成如图示。传感器种类繁多,按其用途可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、温度传感器、振动传感器。其中力传感器是一种将各种力与力矩信息转换成电信号输出的装置。力传感器的种类较多,按工作原理分类可以分为以下几类:凳嚼玫曰方谖C舾性<驯淮ǜ械牧Ρ浠晃5员湫危用机械指标仪表测定变形位移,以位移值表征被测力。貉故嚼靡貉乖<魑AΦ拿舾性<Ρ湮S脱沟谋浠沟缡嚼醚沟缇如石英晶体蜓沟缣沾如的压电效应,将力直接转换为电平信号。具有自发电和可逆两种重要性能,体燕山大学鲅妒垦宦畚
必须要经过线性校正,这是由于计算机得到的是经过采样后的数字量,与真实量之间是一种线性关系,需要由标定来得到这个关系。是无静态输出。缱枋利用灵敏的电阻片或集成电阻片作为力传感的变换元件,以电阻值的变化表征力的变化。它有灵敏度高、刚性好,可测静态力、动态力或力分量等优点;其不足之处是,易受温度的影响。这种力传感器的敏感元件多采用弹性元件。β什舛ㄊ交驳那校ハ鞴β蔖、主切削力颓邢鳎ハ魉俣手痸关系,利用功率测定值来确定Α其中电阻式的力传感器广泛使用电阻应变计,电阻应变计是利用物体线性长度发生变形时其阻值会发生改变的原理制成的,其电阻丝一般用康铜材料,它具有高稳定性及良好的温度、蠕变补偿性能。测量电路普遍采用惠斯通电桥如图所示,利用的是欧姆定律,输出量是电桥输出端电压差。本传感器的电阻应变计采用的是惠斯通全桥电路,当载荷加到载物台后,应变