摘要：设计制作一种带力传感的微夹持器,通过压电陶瓷堆驱动和柔性铰链放大来实现夹持动作,由粘贴于悬臂应变梁的半导体应变片构成惠斯通电桥测量微夹持力.优化设计了柔性铰链的结构,对悬臂式应变梁进行了仿真分析.最后,制作并组装成微夹持器,进行了力传感标定试验和微夹持操作试验.制作和试验结果验证了这种带力传感的微夹持器的可行性和实用性.

摘要：随着微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)越来越复杂,对微装配、微操作的微力测量要求越来越高。根据微夹持视觉导航与夹持力传感的要求,研究一种面向微夹持器的柔顺结构视觉力传感单元。该传感器单元与微夹持器采用结构一体化设计思想,加工简易,可在同一视场内实现视觉导航与夹持力传感。通过提出集成该视觉力传感单元的微夹持器构想,推导该视觉力传感单元的力-位移理论关系,建立基于散斑数字图像相关(Digital image correlation,DIC)方法的精密位移测量方法,构建该柔顺结构力传感单元。在此基础上,基于柔顺结构力传感单元的放大模型,建立验证力传感单元的力-位移关系的试验系统,进行传感单元的力-位移关系试验研究。研究表明,所提出的柔顺结构视觉力传感单元测量性能达到预期要求。

摘要：针对普通磁致伸缩材料和压电材料脆性较大的问题,设计了一种以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的力传感机构,可对方向交变的力载荷进行检测。建立了考虑应力耦合的传感机构三维磁-机耦合模型,采用能量均分模型(Discrete Energy-averaged Model)对合金的磁化非线性进行了描述,并通过弱解式动力学方程将磁化模型与机构的动力学模型进行耦合,达到对合金磁化过程进行完整描述的目的。模型通过Comsol Multiphysics弱解式模块求解,仿真结果表明,由于考虑了应力耦合,模型可描述合金受到磁场、应力同时作用时磁化强度的变化。以Φ8×100毫米的合金研制了传感样机,试验结果表明,传感机构可对方向交变的载荷进行检测,测得的磁化强度与仿真结果吻合较好。

摘要：利用光纤布拉格光栅(FBG)具有谱线窄、反射率高的特性和级联长周期光纤光栅(级联LPFG)的边沿滤波特性,设计了一种基于级联LPFG的力传感装置,将拉力变化转变为FBG反射谱功率的变化.在理论上分析了实验的可行性,用光纤光栅刻写系统制作了符合要求的级联LPFG和FBG,用光谱分析仪对FBG的反射谱进行了监测.用光纤功率计对FBG的反射功率进行了测量,并对测得的数据进行了线性拟合,其线性相关系数为0.992 4,装置的灵敏度为1.074μW·N^(-1).在拉力为0~0.6 N的范围内功率与拉力有较好的线性关系.测量范围和灵敏度取决于级联LPFG透射谱边沿的斜率.该装置结构简单,操作方便.

摘要：通过有限元分析方法对一种新型光波导三向力触觉传感系统进行理论探讨和仿真实验 ,提出相应的数学模型 ,并设计专门的实验传感系统。实验数据结果验证了理论分析 ,从而在理论和实验上证明了该新型光波导三向力传感方案的可行性。

摘要：磁致伸缩力传感器依靠材料磁化强度的改变来表征外部力载荷的大小,研究了基于Fe-Ga合金磁致伸缩逆效应的力传感模型,采用三维有限元方法对力传感磁路进行了优化与设计。为了研究不同磁场和负载对材料磁化强度的影响,以均质能量公式为基础,在均质能量公式中引入以应力和磁场为自变量的吉布斯自由能函数,建立了描述合金磁化强度随应力变化关系的模型。为对模型进行验证,建立了一套磁致伸缩力传感特性测试系统,分别对Fe-Ga合金和Terfenol-D力传感特性进行测试与对比,验证试验表明所建立的模型可以较好预测磁化强度的变化,并且可以预测偏置磁场的影响。在Fe-Ga合金与Terfenol-D的对比试验中发现,Fe-Ga合金对偏置磁场更为敏感,并且磁滞非线性较Terfenol-D更小,由于无退火应力,Terfenol-D在偏置较低时出现负方向的磁化强度。

摘要：提出了一种新的面向交变载荷的力传感器测量结构,以Galfenol合金为敏感元件,将合金的两端加工成与锁紧结构配合的接口,可以对Galfenol棒进行挤压或者拉伸,通过检测材料磁化率变化引起的感应电动势可以确定外加交变负载的大小与方向。在传感器工作机理的基础上,提出了一种传感器能量利用效率优化策略,采用封闭结构对Galfenol合金力传感器磁路进行了设计与优化,分别采用二维和三维有限元方法,研究了开放式磁路结构和提出的新型结构在磁路分布以及能量利用效率上的特征。仿真和实验结果表明,所提出的新型传感器结构,不仅在结构上可以增强Galfenol合金中磁通密度分布的均匀性,同时可以大幅提升传感器的能量利用效率,其提升率超过50%,同时对所设计的传感器结构进行加载交变载荷试验,试验结果验证了传感器设计方案的可行性。

摘要：为了避免微夹持器在夹持微小对象过程中对其造成损伤或脱落,要求对夹持力进行预测和控制。提出了一种将电阻式应变片集成于微夹持器结构实现结构-传感一体化设计。以夹持力产生的应变最大、压电陶瓷驱动力产生的应变最小为目标对传感单元的尺寸参数进行优化设计。采用最小二乘方法分别标定压电驱动器输入电压、夹持力与力传感单元应变之间的关系。结果表明,描述驱动电压与传感单元应变的关系为3阶多项式,力传感单元应变与夹持力之间的关系为线性关系。可得出夹持力与驱动电压之间的关系为3阶多项式,利用该关系式可实现预测和控制夹持力。所提出的设计思路和标定方法为微夹持器设计提供一种新思路。

摘要：近期，柯力制造部设备工程师王付升自主研发组装的光纤激光焊接机经过设计、安装、调试已完全满足各项指标要求并通过相关部门验收合格，现已搬运至安徽柯力焊接流水线岗位准备投入使用。该项目自立项以来得到柯力公司的高度重视，立即成立了项目组并定期召开会议进行讨论、沟通交流，为项目成功上线奠定了坚实的基础，使之该项目在短短两个月时间内就组装成功。

摘要：采用毛细金属管对光纤光栅进行了封装,设计了一种悬臂梁式光纤布拉格光栅力检测装置,对光纤光栅的温度和力传感性能进行了实验研究,分析了基于悬臂梁的双光纤Bragg光栅的力灵敏度。结果表明:毛细金属管能够对光纤光栅提供较好的保护,封装后其温度和力传感性能稳定,温度灵敏度为11. 1pm/℃,力灵敏度为0. 891pm/N,而在悬臂梁上正反面粘贴两个相同的FBG能够进行温度补偿的同时,使力灵敏度提高两倍。