[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

说明书

本发明公开了一种三维固体力传感器用基体和传感器及其标定方法，属于传感器领域。该三维固体力传感器用基体为一体式、且呈“回形针”型，基体包括位于顶部的第一传导块和位于底部的第二传导块，第一传导块和第二传导块之间具有间隙，第一传导块和第二传导块之间通过依次连接的X向的感应梁、Y向的感应梁和Z向的感应梁连接，感应梁上各开设有第一通孔，第一通孔的轴向分别垂直于相应X向、Y向和Z向。基于光纤传感器的三维固体力传感器包括上述三维固体力传感器用基体，感应梁上安装有光纤传感器，三个光纤传感器分别平行于相应X向、Y向和Z向，光纤传感器与处理单元连接，处理单元用于根据光纤传感器的输出值计算三维力。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种三维固体力传感器用基体和传感器及其标定方法。

背景技术

目前，固体力传感器多采用传统的电学传感器，导致固体力传感器的抗电磁干扰能力较差。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种三维固体力传感器用基体和传感器及其标定方法，该基于光纤传感器的三维固体力传感器的抗干扰能力优于传统采用电学传感器的固体力传感器的抗干扰能力。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于光纤传感器的三维固体力传感器用基体，基体为一体式、且呈“回形针”型，基体包括位于顶部的第一传导块和位于底部的第二传导块，第一传导块和第二传导块之间具有间隙，第一传导块和第二传导块之间通过依次连接的X向的感应梁、Y向的感应梁和Z向的感应梁连接，感应梁上各开设有第一通孔，第一通孔的轴向分别垂直于相应X向、Y向和Z向。

进一步地，第一通孔的截面呈“8”字型。

进一步地，第一传导块和第二传导块尺寸相同。

进一步地，第一传导块和第二传导块呈立方体或长方体型。

进一步地，第二传导块开设有螺纹孔。

进一步地，三个感应梁的任一外表面位于一长方体或立方体的一外表面。

第二方面，提供一种基于光纤传感器的三维固体力传感器，其包括本方案提供的三维固体力传感器用基体，感应梁上安装有光纤传感器，三个光纤传感器的方向分别平行于相应X向、Y向和Z向，光纤传感器与处理单元连接，处理单元用于根据光纤传感器的输出值计算三维力。

进一步地，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。

进一步地，光纤传感器粘接在感应梁上。

第三方面，提供一种本方案提供的基于光纤传感器的三维固体力传感器的标定方法，其包括：

分别单独向不同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；