石英谐振力传感器加载机构理论及实验

对石英谐振式力传感器加载机构进行了理论分析,给出了以柔性铰链为基础的加载机构的数学模型,理论分析及实验结果表明;机构产生盘差的主要原因是铰链处于微小的拉压变形,在机构中和传感器接触的横梁上存在一个不受偏载影响的点,通过改变传感器在机构中的位置到达该点,可以消限盘差。     

石英谐振式力传感器的温度特性及其自补偿

石英谐振式力传感器的温度特性是实际应用中一个需重点考虑的性能参数。本文通过分析石英晶体谐振器在基频谐振与三次谐波振动下所表现出的不同频率——温度特性，对石英谐振式力传感器的相应温度特性进行了分析研究，并提出了传感器温度特性的自补偿方法。实验结果表明，同时测量同一传感器在不同振动模式下的频率，可在一定精度上实现传感器工作温度的自测，从而可在不另增加测温元件的条件下实现传感器温度特性的补偿。     

采用柔性铰链罗伯威尔结构的石英谐振式力传感器

介绍了一种采用柔性铰链构成的罗伯威尔结构和ＡＴ－切精密石英谐振器组成的石英谐振式力传感器。柔性铰链无间隙、无机械摩擦、充分体现材料的性能,传感器只由弹性体和谐振器两个部分组成,力的传递环节少,误差小可靠性高。通过调整柔性铰链的尺寸,可以得到不同量程的传感器。解决了整体式石英谐振式力传感器加工困难、成本高和组合式环节多、精度不高的缺点,为石英谐振式力传感器找到了一种较为合适的结构,使石英本身优良的性能得到发挥。研制了精度较高、成本较低、数字量输出的石英谐振式力传感器,并且给出了传感器的精度指标。     

接触表面形貌对石英谐振式力传感器蠕变的影响

石英谐振式力传感器是一种新型的数字式传感器,本文研究了由柔性铰链组成的弹性体和ＡＴ－切石英谐振器构成的石英谐振式力传感器的蠕变特性的影响因素。石英谐振式力传感器的蠕变主要是由于粘弹性的胶粘剂造成的,本文以描述表面形貌的ＷＡ 模型和粗糙度微峰模型为基础,建立了蠕变与接触表面形貌和安装预紧力之间关系的模型。理论计算和实验结果表明,蠕变与接触表面形貌和安装预紧力分别近似地成反比和正比。不同接触表面粗糙度对蠕变影响的对比实验结果表明,随着表面粗糙度的减小,传感器的蠕变误差下降     

双端石英音叉力敏传感器的原理与设计

对双端石英音叉横向弯曲振动的原理、力频特性、激励方式、电极的设置、制备方法及实验结果进行了深入的分析与讨论。用光刻、化学腐蚀、离子溅射和激光调频等技术在一个石英扯上要同时设计和生产出几十个甚至上百个超不型的双端石音叉。刻音叉作为力敏传感器，在压电数字线性加速度计和精密数字天平中有着广泛的应用。     

双层预紧式六维力传感器动态性能的理论与实验研究

对一种新型的双层预紧式六维力传感器进行了动态性能理论分析与实验研究。首先介绍了双层预紧式六维力传感器的结构特点。建立了该传感器的振动系统简化模型,基于螺旋理论和多自由度系统振动学推导了系统的运动微分方程。经过对运动微分方程进行求解,得到了传感器的各阶固有频率。最后采用阶跃响应法对传感器样机进行动态性能实验研究,经过快速傅里叶变换得到了传感器的频率响应曲线。实验结果与理论计算结果一致,从而验证了理论推导的正确性。研究结果表明,双层预紧式六维力传感器的动态性能较好,能够满足一般工业生产中对六维力测量的要求。     

力平衡式传感器在力测试系统实验的应用

将力平衡式传感器应用于力测试系统实验，可使测量精度、灵敏度和稳定性等指标大大提高。章阐述了将涡流传感器、激振器以及力平衡式传感器用于力测试系统的测量原理和实验过程。     

谐振式传感器的脉冲式双参数检测方法

采用方波脉冲作为激励信号,对谐振式传感器的谐振器进行激励。通过对含有谐振频率和阻尼信息的自由衰减振动信号的采集及处理,同时得到了谐振器的谐振频率及谐振阻尼参数。以电涡流位移传感器为例,实际搭建了这种基于脉冲激励的双参数检测实验装置。实验结果表明,该方法可同时获取位移检测过程中的谐振频率及谐振阻尼参数。这种脉冲检测方式不仅可用于新型电涡流传感器的研制,而且可进一步推广到其他类型的谐振式传感器中。     

力平衡式传感器在力测试系统实验的应用

将力平衡式传感器应用于力测试系统实验 ,可使测量精度、灵敏度和稳定性等指标大大提高。文章阐述了将涡流传感器、激振器以及力平衡式传感器用于力测试系统的测量原理和实验过程     

高精度力传感器的研究

高精度力传感器对计量，工业控制具有重要意义。本文介绍了电阻应变工力传感器的设计、计算、工艺及测试，并介绍了几种不同精度和结构的传感器，其精度可达0．03％F.S,0.1%F.S,0.2%F.S。     

双弯曲梁多轴腕力传感器设计

针对智能机械手的使用性能要求,设计了一种新型双弯曲梁多轴腕力传感器.该新型结构传感器有利于加工和安装,避免了因加工、时效等引起的变形、误差、不对称性等对传感器性能带来的影响,改善了传感器的工作性能,建立了该传感器力学模型,并从不同方向进行了受力分析.在确定传感器变形梁应变片的粘贴位置、组桥设计分析的基础上,开展了传感器单梁和整体加载试验,并进行理论计算和有限元分析.研究了不同加载试验下引起相对误差的原因,提出了传感器标定的解决办法.     

数字式压电石英加速度传感器的支撑结构研究

 介绍了数字式压电石英加速度传感器的工作原理并用材料力学和弹性力学方法研究了其支撑结构,得出了结构的力转移系数,并与实验结果进行了比较.实验表明,支撑结构的理论推导与实验结果一致.     

超磁致伸缩力传感器及其实验研究

基于磁致伸缩逆效应原理,以超磁致伸缩棒为敏感元件研究了一种具有高灵敏度的新型超磁致伸缩力传感器,通过集成在结构内部的霍尔传感器测量磁通密度来实现静态力的测量.同时,为了提高传感器的测量灵敏度,提出了一种安装在霍尔传感器周围的不锈钢钢环的特殊结构.给出了超磁致伸缩力传感器的测量原理和设计过程,并通过实验研究确定了偏置磁场、预紧力和超磁致伸缩棒的尺寸等因素对传感器输出特性的影响规律,分别得到了传感器工作的最佳偏置磁场和预紧力,为超磁致伸缩力传感器的深入研究和精确控制提供了一种技术途径.     

石英压力传感器石英材料的加工工艺

提出了石英压力传感器中石英膜片的化学加工方法，从选材、原理及工艺设计、关键加工步骤及过程控制方法等方面进行了研究，并通过相关制作与实验证明该种加工工艺方法简单，具有一定的实用性。     

二维力传感器动态补偿器设计

为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处理得到了静态神经网络的训练样本,用所得到的训练样本对静态神经网络进行了训练,训练后的静态神经网络即可用来和微分器构成所期望的动态补偿器.将该动态补偿器串接在扁环式二维力传感器之后,进而构成复合的测量系统.进一步地仿真实验表明,经过动态补偿器的信号远好于未补偿的原传感器输出信号.由此可见,利用该方法设计的动态补偿器所组成的复合测量系统在消除维间耦合现象的同时、也大大改善了系统的动态特性.     

一种二维力/扭矩传感器的设计

针对用于测试旋转型行波超声电机工作状态下定子、转子摩擦力/力矩的特殊要求,并利用有限元法对传感器进行了结构优化,设计了组合式二维传感器,该传感器的一维测量法向正压力;另一维测量扭矩。法向力的量程为0~200N,准确度为0.09%;扭矩的量程为0~2N.m,准确度为0.41%。满足了试验要求。     

石英振梁式重力传感器原理误差模型

为了建立石英振梁式重力传感器原理误差模型,首先,将石英振梁式重力传感器等效成转动惯量-弹性支承-阻尼系统,导出重力加速度作用条件下石英振梁式重力传感器的系统传递函数和输出差动频率公式; 其次,导出由于舍掉高次项而产生的谐振频率计算误差公式和由于输出差动频率线性化处理而产生的线性化误差公式; 然后,从挠性梁的加工、石英谐振器的加工和质量块的质心偏移3个方面,导出石英振梁式重力传感器加工误差公式; 最后,建立石英振梁式重力传感器原理误差模型,并进行了原理误差定量计算.理论分析和原理误差定量计算表明:输出差动频率线性化误差、挠性梁的加工误差和双音叉石英谐振器的加工误差是主要原理误差,谐振频率计算误差和质量块的质心偏移是次要原理误差;石英振梁式重力传感器原理误差的数量级为6×10-7g,可以满足10-6g级的高精度重力测量要求.     

基于共振隧穿结构的压力传感器稳定性研究

基于共振隧穿结构的压力传感器的优点是灵敏度高且可调,但是稳定性不好,分析了影响振荡稳定性的原因,提出调整I-V特性曲线负阻区宽度及斜率的方法以提高器件的稳定性.利用共振隧穿结构在负阻区域的滞后(Hysteresis)和平台效应(Plateau-like),通过改变结构参数,如量子阱宽度、掺杂浓度等,加宽负阻区域,减小斜率,达到提高器件稳定性的目的.     

力传感器动态标定装置的研究

文中提出一种力传感器的动态标定装置,用于动态加载情况下对力传感器进行动态标定.该装置以力矩电机作为动力源,通过滚珠丝杠传动和2级液压缸增大推力,实现了便携式和微动力条件下的大负荷加载输出.利用ANSYS有限元分析软件对所设计的结构进行了强度和刚度分析,结果表明所提出的机械结构是合理可行的.最后,对该装置计算机数据采集及控制系统作了初步的探讨.