[实用新型]一种柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置

说明书

技术领域

本发明属于传感器测量技术领域，特别涉及一种柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置及标定方法。

背景技术

目前采用高分子聚合材料制造的电容型和压阻型柔性薄膜阵列压力传感器在机器人、生物医学测量以及汽车工业等诸多领域得到广泛应用。由于高分子聚合物黏弹性的影响使得传感器的精度受到一定程度的影响，为了提高实际使用过程中的测量精度，需要在使用前完成对柔性薄膜阵列压力传感器的校准和标定。由高分子聚合材料制成的传感器通常具有柔性大、强度差以及厚度小等特点，因此现有的压力传感器标定装置(如活塞式压力计)不适合此类传感器的标定。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置及标定方法，该装置通过工作台5的移动利用杠杆原理实现对阵列传感器各敏感单元逐一加载，通过测量其相应的输出信号，从而最终实现整个传感器阵列的自动标定和校准。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置，包括机械部分和信号采集与运动控制部分，其特征在于：

所述机械部分包括用于放置及平移传感器11的承托部分和用于向传感器11施加压力的施力装置6；

所述信号采集与运动控制部分包括：接传感器11的传感器信号转换及调理模块8，接所述施力装置6的驱动电机6-7的电机运动控制模块9，以及接所述 传感器信号转换及调理模块8和电机运动控制模块9的计算机10，计算机10协调控制电机运动控制模块9，实现对传感器11上不同敏感单元的标定。

所述承托部分包括：

底座1；

立柱2；

设置在底座1上的横向移动导轨3；

驱动横向移动导轨3的横向移动电机；

设置在横向移动导轨3上的纵向移动导轨4；

驱动纵向移动导轨4的纵向移动电机；

以及，设置在纵向移动导轨4上的工作台5；

其中，所述横向移动电机和纵向移动电机均连接电机运动控制模块9，所述传感器11固定在工作台5上。

所述施力装置6包括安装板6-2，安装板6-2至少包括后侧板、底板和左右端板，在左右端板之间设置有相互平行的丝杠6-9和两根导轨6-3，配重6-4设置在丝杠6-9和导轨6-3上，丝杠6-9连接驱动电机6-7，所述底板的下方连接有竖直的施力杆6-5；所述后侧板通过转轴6-1以及轴承连接承托部分的立柱2，形成杠杆的支点；所述配重6-4在驱动电机6-7的带动下沿导轨6-3往复移动，通过改变配重6-4与转轴6-1的距离，与驱动电机6-7通过杠杆原理完成对传感器11的载荷施加。

所述底板的上表面开有导向安装槽6-6，用来安装和固定施力杆6-5，施力杆6-5的位置在导向安装槽6-6内任意移动，一旦位置选定后通过螺纹固定。

所述传感器11受到的载荷通过配重6-4和驱动电机6-7的质量，配重6-4与转轴6-1的距离，以及施力杆6-5在导向安装槽6-6中的位置，由计算机10通过力矩平衡原理得到。

所述安装板6-2上与左右端板平行在左右端板之间设置右侧限位板6-8，安装板6-2的左端板作为左侧限位板，所述配重6-4在右侧限位板6-8和左侧限位板之间运动；所述转轴6-1连接在右侧限位板6-8和右端板之间的位置。

所述驱动电机6-7和配重6-4的重量应保证当配重6-4处在右侧极限位置时，施力杆6-5对传感器11施加的载荷为零。

本发明还提供了基于所述柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置的标定方法，包括：

通过控制承托部分的驱动电机转动方向和角度，控制传感器11的平移，选定所标定的传感器敏感单元；

当选定某一敏感单元进行静态标定时：

装置处于初始状态，此时配重6-4处于最右侧位置，施力杆6-5对传感器11施加载荷为零；计算机10发出指令通过电机控制模块9控制使传感器11到达指定位置，此时施力杆6-5正对传感器11上待标定的敏感单元；计算机10通过电机控制模块9控制驱动电机6-7运动调节配重6-4的位置对传感器11上的敏感单元施加不同的载荷；与此同时，传感器11的输出信号通过传感器信号转换及调理模块8发送到计算机10，从而得到该敏感单元在不同压力作用下的输出信号，与传感器11所受到的载荷组合即得用来描述传感器静态特性的输入——输出关系；