用于生物力学测量的新型电容式三维力传感器

杨述焱; 孙东杰; 李丹若; 宋爱国

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用于生物力学测量的新型电容式三维力传感器

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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％.

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来源
《计量学报》 |2021年第4期|495-502|共8页
作者
杨述焱; 孙东杰; 李丹若; 宋爱国;
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作者单位

东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210018;

东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210018;

东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210018;

东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210018;

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正文语种 chi
中图分类力值计量;
关键词
计量学; 生物力学测量; 三维力传感器; 电容; 迟滞补偿; 解耦;

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