用于生物力学测量的新型电容式三维力传感器

作     者：杨述焱 孙东杰 李丹若 宋爱国 YANG Shu-yan;SUN Dong-jie;LI Dan-ruo;SONG Ai-guo

作者机构：东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210018 

基　　金：国家自然科学基金深圳联合基金(U1713210) 

出 版 物：《计量学报》 (Acta Metrologica Sinica)

年 卷 期：2021年第42卷第4期

页      码：495-502页

摘      要：针对生物力学测量的应用需求,考虑到电容型传感器温度特性好、功耗低等特点,研制了一种新型电容式三维力传感器。该传感器基于一种新颖的弹性体结构,以聚氨酯泡沫作为介质构成了3组电容,使得传感器能够同时感知3个维度的输入力分量并转化为3个通道的电容变化,利用ANSYS有限元分析确定了传感器的尺寸,使其各维度的量程达到±200 N,安全过载大于150%。设计了由电容采集模块和信号处理模块组成的测量系统,嵌入传感器内部,一体化的设计实现了测量数据的实时解算和输出。此外,针对电容式传感器存在的迟滞效应和维间耦合干扰问题,建立了迟滞补偿与解耦模型。通过实验验证,该传感器的Ⅰ类误差低于2.8%,Ⅱ类误差低于4.6%。

主 题 词：计量学 生物力学测量 三维力传感器 电容 迟滞补偿 解耦 

学科分类：08[工学] 080402[080402] 0804[工学-材料学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-1158.2021.04.14

馆 藏 号：203103396...