[发明专利]一种可变增益的三维力传感器

摘要

本发明公开了一种可变增益的三维力传感器，包括弹性体、上增益控制框架和下增益控制框架。弹性体包括四个固定台、一个中心加载台、四根外浮动梁、四根内浮动梁以及四根弹性梁。上、下增益控制框架呈薄片状，分别固定在固定台的上下两面，对z轴力进行增益控制。四根弹性梁分别从中心加载台的四个侧面延伸而出，连接至内浮动梁。外浮动梁与内浮动梁平行，对x和y轴进行增益控制。本发明实现了一种可变增益的三维力传感器，使得在一个小量程内，应变保持对输入力值的高增益，而在该量程之外到满量程之间处于低增益，从而使得该传感器在满足实际测量需求的情况下，达到高灵敏度、大量程、小体积的融合。

主权项

一种可变增益的三维力传感器，其特征在于，包括弹性体（1）、固定于弹性体（1）上方的上增益控制框架（2）和固定于弹性体（1）下方的下增益控制框架（3）；所述的弹性体（1）包括一个中心加载台（12）、四个固定台（11）、四根外浮动梁（13）、四根内浮动梁（14）以及四根弹性梁（15），其中，所述的四个固定台（11）对称分布在中心加载台（12）的四周；所述的四根外浮动梁（13）将相邻的固定台（11）两两相连；所述的四根内浮动梁（14）位于对应的外浮动梁（13）内侧并与所述的四根外浮动梁（13）平行；所述的四根弹性梁（15）分别从中心加载台（12）的四个侧面的中心延伸出来并与所述内浮动梁（14）相连；所述外浮动梁（13）和内浮动梁（14）高度相等，且对应的内浮动梁（14）和外浮动梁（13）之间设有间隙；所述的上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）形状相同，呈薄片状，平面形状为中心对称图形，上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）分别由四根上浮动梁（22）和四根下浮动梁组成，四根上浮动梁（22）和四根下浮动梁分别与四根弹性梁（15）垂直，且分别与弹性梁之间在竖直方向上留有间隙，所述上增益控制框架（2）和下增益控制框架（3）围成大于中心加载台（12）的正方形空槽（23）。