一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究.pdfVIP

第27卷 第2期 传 感 技 术 学 报 Vo1．27 No．2 2014年2月 CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS Feb．2014 StudyonaNewTypeofAdoptedStructureforThreeDimensionsStrainGaugeForceSensor ZHANGHaixia，CUIJianwei，CHENDanfeng，CHENYangyang (SchoolofInstrumentScienceandEngineering，SoutheastUniversity，Na ng210096，China) Abstract：Thecouplingerrorofdirectionshasbeentheimportantfactorofrestrictingtheimprovingoftheaccuracy ofmulti·dimensionalforcesensor．Decouplingstructurehasbeenalsoagoalofmulti—axisforcesensor．Thispaper presentsanew typeofthree—dimensionalforcesensor．Itcanbeusedformeasuringthree—dimensionalforcesF ，Fz andM ，sensitiveprinciple isstructuredecoupling，therefore expected tohavehigheraccuracy．First，thispaper discussesthe three—dimensionalforce sensorsturctureand the sensitive principle．Secondly，the finite element method ofrthree—dimensionalstrain gauge force sensorstructure isadopted in static analysis．Using the path mappingtechnologyprovidedbytheprocessor，thestraingageplacementareaisaccuratelyobtained．Thesimulation resultsshow that，comparedwiththecrossbeam sturctureoftraditionalmulti-dimensionalforcesensor，thecoupling errorofdirectionshasimproved significantly，dimensionalinterferencedecreasesfrom thetraditionalstructureof 3．56％ to0．4％ ． Keywords：three—dimensionalforcesensor；adoptedsturcture；finiteelementmethod；mappingresultsontoapath EEACC doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．02．003 一 种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究 张海霞，崔建伟 ，陈丹凤 ，陈杨洋 (东南大学仪器科学与工程学院，南京 210096) 摘 要 ：维问耦合一直是制约多维力传感器精度提高的重要因素，结构解耦也一直是多维力传感器追求的 目标。提}}J了一 种新型j维力传感器，可用于F 、F、 3个维度广义力的测量，其敏感原理是结构解耦的，因此可具有更高的精度。介绍了 这种新型三维力传感器的结构并分析其敏感原理。采用有限单元法对应变式三维力传感器进行结构静力仿真 ，利用 ANSYS 后处理器提供的路径映射技术，精确地获得了应变片的贴片区域。仿真结果表明，该新型传感器与 目前的应变式多维力传感 器相比，维间耦合误差有明显改善，维问干扰由传统结构的3．56％降低至0．40％。 关键词 ：三维力传感器；结构解耦；有限单元法；路径映射 中图分类号 ：TP2l2．12 文献标识码 ：A 文章编