技术讲解
多维力传感器产品的应用
多维力产品多种多样，广泛应用于航空航天、机器人、医疗机械等领域。
其核心原理是把多方向力/力矩转载荷换成为电信号，再通过信号处理得到各个分量。不同类型原理略有差别，但大体离不开：弹性体变形 → 应变/位移 → 电信号。
多维力传感器基于应变电测技术，核心器件应变计包括金属应变计与半导体应变计两种，其中金属应变计具有精度高、温度特性好、抗过载能力强等优点，半导体应变计具有灵敏度、抗干扰能力强等优点。
高灵敏度二维力敏传感器如图1所示，为操控手柄的核心器件，用于各类武器装备、大型机械中光标、姿态控制，辅助操作人员完成瞄准、锁定等任务。其弹性体采用悬臂梁结构，如图2所示，主要技术指表如表1所示。
图1 力敏传感器
图2 高灵敏度二维力敏传感器弹性体结构
表1 高灵敏度二维力敏传感器主要技术指标
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数值 |
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操作力 |
3LB（13.3N） |
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供电电源 |
±5VDC |
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零点输出 |
±0.1V |
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线性度 |
≤2%FS |
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灵敏度 |
(0.3±20%)V/LB |
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热零点漂移 |
≤0.04%FS/℃ |
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热灵敏度漂移 |
≤0.2%FS/℃ |
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使用温度 |
-55℃～85℃ |
三维力传感器如图3所示，用于精密装配机械臂、车床、磨床载荷检测。其弹性体采用平行梁与悬臂梁复合结构，具有精度高、耦合小的特点，如图4所示，主要技术指表如表2所示。
图3 三维传感器
图4 三维力传感器弹性体
表2 三维力传感器技术指标
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指标名称 |
数值 |
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量程 |
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线性度 |
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重复性 |
≤0.1%FS |
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迟滞 |
≤0.1%FS |
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耦合 |
5%FS |
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热零点漂移 |
≤0.05%FS/10℃ |
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热灵敏度漂移 |
≤0.05%FS/10℃ |
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使用温度 |
-55℃～85℃ |
3) 高精密六维力传感器
六维力传感器如图5所示，用于机器人关节力检测。其弹性体采用轮辐结构，具有体积小、精度高的特点，如图6所示，主要技术指表如表3所示。
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