CN201548356U - 一种立柱式三维测力传感器 - Google Patents

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章剑
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Abstract

本实用新型属于测量技术，涉及对三维测力传感器的改进。它包括带有连接螺栓孔的上法兰[1]和下法兰[2]，其特征在于，在上法兰[1]和下法兰[2]之间有4个截面为正方形的承力柱[3]，在每个承力柱[3]沿上下高度方向的中点处贴有两组应变片，两组应变片分别贴在承力柱[3]相对的两个侧面上。本实用新型三维力之间的维间耦合小，动态特性好，体积小，稳定性好，不容易失稳。

Description

一种立柱式三维测力传感器
技术领域
本实用新型属于测量技术，涉及对三维测力传感器的改进。
背景技术
传感器设计的目标之一就是获得较高的精度，但是传感器尺寸的要求往往会限制传感器的静态特性和动态特性，特别是三维传感器的设计，在精度、维间耦合度、安全性、稳定性和动态特性之间很难到达一个平衡点。对于安装空间有一定外形要求的三维力传感器就显的更加困难了。对于外形尺寸一定的弹性体，为获得在贴片区域有较大的应变量，一般都是采用减少贴片区域的厚度来获得较大的应力集中。国内常用的是圆筒式结构的三维力传感器，其测量三维力的应变片都粘贴在靠近根部的固定端，以保证传感器具有足够的灵敏度。圆筒式三维力传感器的缺点是：第一、三维力间的维间耦合大；第二、由于应力均聚集在根部固定端，降低了传感器的固有频率，导致动态特性差；第三、圆筒式三维力传感器的体积偏大；第四、由于圆筒是薄壁件，所以稳定性差，容易造成失稳。
发明内容
本实用新型的目的是：提出一种维间耦合小、动态特性好、体积小、不容易失稳的立柱式三维测力传感器。
本实用新型的技术方案是：一种立柱式三维测力传感器，包括带有连接螺栓孔的上法兰和下法兰，上法兰和下法兰之间相互平行，其特征在于，在上法兰和下法兰之间有4个截面为正方形的承力柱，4个承力柱相互平行并沿圆周均匀分布，承力柱垂直于上法兰和下法兰，在每个承力柱沿上下高度方向的中点处贴有两组应变片，两组应变片分别贴在承力柱相对的两个侧面上。
本实用新型的优点是：三维力间的维间耦合小，动态特性好，体积小，稳定性好，不容易失稳。薄壁筒式三维力传感器的精度为1％，维间耦合5％，一阶固有频率为280Hz。本实用新型的一个实施例的精度为0.5％，维间耦合均小于1％，一阶固有频率为890Hz。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图1，一种立柱式三维测力传感器，包括带有连接螺栓孔的上法兰1和下法兰2，上法兰1和下法兰2之间相互平行，其特征在于，在上法兰1和下法兰2之间有4个截面为正方形的承力柱3，4个承力柱3相互平行并沿圆周均匀分布，承力柱3垂直于上法兰1和下法兰2，在每个承力柱3沿上下高度方向的中点处贴有两组应变片，两组应变片分别贴在承力柱3相对的两个侧面上。
为了减小应力集中，提高其稳定性，在承力柱3的侧面与上法兰1或下法兰2的相交处均有倒角。
为了获得最佳的灵敏度，上法兰1的直径D与承力柱3的高度H的比值为0.4～0.6。
本实用新型的一个实施例，上法兰1的直径D与承力柱3的高度H的比值为0.5。

Claims (3)

1.一种立柱式三维测力传感器，包括带有连接螺栓孔的上法兰[1]和下法兰[2]，上法兰[1]和下法兰[2]之间相互平行，其特征在于，在上法兰[1]和下法兰[2]之间有4个截面为正方形的承力柱[3]，4个承力柱[3]相互平行并沿圆周均匀分布，承力柱[3]垂直于上法兰[1]和下法兰[2]，在每个承力柱[3]沿上下高度方向的中点处贴有两组应变片，两组应变片分别贴在承力柱[3]相对的两个侧面上。
2.根据权利要求1所述的立柱式三维测力传感器，其特征在于，在承力柱[3]的侧面与上法兰[1]或下法兰[2]的相交处有倒角。
3.根据权利要求1或2所述的立柱式三维测力传感器，其特征在于，上法兰[1]的直径D与承力柱[3]的高度H的比值为0.4～0.6。
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