[发明专利]三维固体力传感器用基体和传感器及其标定方法

权利要求书

1.基于光纤传感器的三维固体力传感器用基体，其特征在于，所述基体为一体式、且呈“回形针”型，所述基体包括位于顶部的第一传导块(1)和位于底部的第二传导块(6)，所述第一传导块(1)和第二传导块(6)之间具有间隙，所述第一传导块(1)和第二传导块(6)之间通过依次连接的X向的感应梁(2)、Y向的感应梁(3)和Z向的感应梁(5)连接，所述感应梁上各开设有第一通孔(4)，所述第一通孔(4)的轴向分别垂直于相应X向、Y向和Z向。

2.根据权利要求1所述的三维固体力传感器用基体，其特征在于，所述第一通孔(4)的截面呈“8”字型。

3.根据权利要求1所述的三维固体力传感器用基体，其特征在于，所述第一传导块(1)和第二传导块(6)尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的三维固体力传感器用基体，其特征在于，所述第一传导块(1)和第二传导块(6)呈立方体或长方体型。

5.根据权利要求1所述的三维固体力传感器用基体，其特征在于，所述第二传导块(6)开设有螺纹孔(7)。

6.根据权利要求1-5任一所述的三维固体力传感器用基体，其特征在于，三个所述感应梁的任一外表面位于一长方体或立方体的一外表面。

7.基于光纤传感器的三维固体力传感器，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述三维固体力传感器用基体，所述感应梁上安装有光纤传感器，三个所述光纤传感器的方向分别平行于相应X向、Y向和Z向，所述光纤传感器与处理单元连接，所述处理单元用于根据光纤传感器的输出值计算三维力。

8.根据权利要求7所述的基于光纤传感器的三维固体力传感器，其特征在于，计算三维力的计算公式为：

其中，F_X、F_Y和F_Z分别表示X方向的力、Y方向的力和Z方向的力，Δλ_X、Δλ_Y和Δλ_Z分别表示平行于X向、Y向和Z向的光纤传感器的输出值；K_ij表示i向力与平行于j向的光纤传感器输出波长之间的关系系数，i取X、Y或Z，j取X、Y或Z。

9.根据权利要求7所述的基于光纤传感器的三维固体力传感器，其特征在于，所述光纤传感器粘接在感应梁上。

10.一种权利要求7-9任一所述基于光纤传感器的三维固体力传感器的标定方法，其特征在于，包括：

分别单独向不同所述光纤传感器加载设定次数、且设定大小的相应X向、Y向或Z向力，并记录每次加载结束后所有光纤传感器的输出值；

根据相应X向、Y向或Z向力的大小和光纤传感器的输出值确定单次相应加载力与波长的关系系数：

其中，i取X、Y或Z，j取X、Y或Z，F_i表示加载的i向力的大小，Δλ_ij表示加载相应i向力时平行于j向的光纤传感器的输出值，K_ij表示i向力与平行于j向的光纤传感器输出波长之间的关系系数；

根据相应K_ij计算相应K_ij的平均值。