平膜片式压力传感器有限元分析

本文用有限元方法分析平膜片式压力传感器弹性元件表面径向应变及切向应变与薄膜应变片阻值变化的联系后,根据电桥原理得到与其输出电压之间的关系,最终并分析了传感器之非线性精度。     

电阻应变式高同轴度筒式拉压传感器

针对现有电阻应变式筒式拉压传感器两端连接部位同轴度不高和不能承受过大扭矩的情况,研制了一种电阻应变式高同心度筒式拉压传感器,该传感器与相连元件的连接方式采用光杆(或光孔)与螺纹双重结构形式,并用磨削保证了光杆和光孔的同轴度,从而保证了两端连接部位高的同轴度;外壳和弹性元件之间安装了导向销,弹性元件只能在外壳中发生轴向相对滑动,不发生相对转动,避免了弹性元件的应变敏感部位承受扭矩。该传感器的额定载荷为5 000 N,极限过载为120%,灵敏度优于1.0 mV/V,工作温度为常温;对传感器的标定表明:该传感器的综合误差不大于额定输出的0.2%。     

基于图像技术的微位移检测方法及其应用

为提高刚度测量中位移检测的精度,提出一种图像式微位移检测方法.该方法采用边界拟合和"路径匹配"技术,使位移量的检测精度达到了亚微米级.此微位移检测方法已用于弹性元件刚度测量仪中,并采用激光干涉仪进行标定.实验结果表明,微位移检测方法稳定性好,速度快且获得了优于0.1μm的精度.     

应变式二维加速度传感器的研究与仿真

轴承振动二维加速度信号对其状态监测和故障诊断具有重要研究意义。采用圆柱形等截面梁为弹性元件,结合二轴应变测试方法,提出了应用于轴承状态监测与故障诊断的应变式二维加速度传感器新结构。在建立应变式传感器振动加速度方程的基础上,分析了结构参数对传感器固有频率和灵敏度的影响,并利用有限元方法对传感器的动态响应性能和测量精度进行了数字仿真分析,获得了动态响应曲线和测量精度曲线。仿真结果表明:新型应变式二维加速度传感器具有良好的测量精度和低频特性,以及维间非耦合性、结构简单、成本低廉、易于加工装配等优点。     

微型计算机与传感器技术讲座(三) 第三讲 电阻应变片及荷重(力)传感器

力传感器是把力转换成电信号的一种装置。在机械测量中,主要用来测量拉力、压力等等。荷重(力)传感器中,使用最多的是应变式传感器,此外,还有压电式传感器、压磁式传感器及电容式传感器等等。本讲主要介绍应变式荷重(力)传感器。荷重(力)传感器的关键部件是弹性元件,弹性元件的好坏,直接影响传感器的质量。荷重(力)传感器用得最多的弹性元件即应变片,因此,我们首先讲一下应变片的原理。     

框架类弹性元件残余应力分析

一、前言传感器的稳定性是目前生产厂及其用户共同关心的问题,很多生产厂均在研究分析高稳定度、高精度传感器,有专家提出:"研究在工艺实施过程中如何尺量减少弹性元件的残余应力是第一位。"应严格保证应变区尺寸精度和表面粗糙度来防止产生较大的表面残余应力。如何减少传感器的体积残余应力是生产稳定性传感器较重要的问题。不同的加工工艺所产生的体积残余应力均有差异。在研究分析高精度传感器时,通常优化工艺参数和工艺路线。需比较分析弹性元件的残余应力,均希望快速准确测出     

电阻应变式传感器弹性元件的设计探讨

本文通过分析电阻应变式传感器的弹性元件的形式和弹性元件上的最大应变,指出设计弹性元件时应考虑的几个要素,同时,指出了传感器形式一旦确定之后的应变计算和分析方法。     

微形变腕力传感器

介绍了一种新型机器人六维腕力传感器.采用了激光干涉法测量由外力施加在弹性元件上产生的由微形变产生的微位移测量原理,使得弹性梁的设计空间更大.特别是传感器动态特性得到了提高.本文详细讨论了弹性元件的设计,包括通过有限元方法对这种弹性元件的定量计算.对于弹性元件形变的检测也是本文的讨论重点.通过激光干涉的方法,传感器的灵敏度得到提高,同时,本文还详细讨论了六维力分别施加于弹性元件时对激光干涉的作用.     

立体视觉传感器优化设计技术研究

依据几何成像原理建立了对称式立体视觉传感器的参数模型,通过对此模型坐标测量误差及传感器各参数误差传递函数的分析,研究了立体视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响关系特性,分析了有效视场、坐标测量精度和传感器结构参数之间的关系,给出了立体视觉传感器结构参数的设计原则与方法步骤,对立体视觉传感器的结构进行了优化设计,对比了传统结构和新式结构的优缺点,并在文章最后介绍了实际应用以及达到的精度.     

拉-压力传感器线性度的有限元分析

采用有限元法对应变式拉压力传感器弹性元件进行分析。用此法不仅可以得到弹性元件的应变分布特性 ,确定最大应变区的位置 ,而且可以得到力与应变的一元线性回归方程 ,分析出传感器的线性度。分析结果表明 ,此传感器的线性度很好 ,能满足使用要求。用实验方法对此进行了验证 ,结果表明 ,有限元法是传感器结构分析的有效工具     

基于局部去耦的重载Stewart 6维力传感器精度与刚度的综合优化设计

为了满足工业机器人用6维力传感器高精度、高刚度、大承载的性能要求,提出了一种局部去耦的设计方法,对重载Stewart 6维力传感器进行兼顾精度与刚度的综合优化.首先,通过结构参数优化,获取最优参数;其次,结合球铰去耦样机和无去耦措施样机的实验数据,分析得出耦合因素对传感器各支路输出特性的影响;再次,对传感器进行局部去耦设计,并通过有限元仿真加以验证.最后,样机实验结果显示相较于传统结构Stewart 6维力传感器,局部去耦的重载Stewart 6维力传感器除同样保留了较高的测试精度之外,在刚度方面也有大幅提升,可满足设计需求.     

压导管机床专用力传感器开发与研制

根据汽车发动机压导管专机开发研制的工作要求，从机床设计具体结构考虑，需要设计专用圆柱式电阻应变力传感器为机床的控制系统提供压力数据信号。圆柱式电阻应变力传感器的设计重点在于弹性元件的设计。本文对弹性元件进行了结构设计之后，采用弹性力学变分法和有限单元法对弹性元件进行应力应变分析，两种方法计算结果相吻合，最后对弹性元件进行了强度和寿命校验。这些设计计算成果为该传感器生产商的研制和生产提供了理论依据，也可供同类型力传感器的设计计算借鉴。     

轮辐结构的联轴器式扭矩传感器研究

针对现有动态扭矩传感器使用不便的问题,设计了一种轮辐结构的联轴器式扭矩传感器,给出了总体设计方案和结构图,对传感器的弹性元件进行应力分析,得出了应力与扭矩的计算方程,确定了弹性元件材料和加工工艺,并对传感器样品进行了静态标定,经实际测试表明:该传感器的线性度为0.55%,滞后为0.54%,灵敏度为1.0195 mV/V。     

传感器CAD/CAE/CAM集成系统

通过读取和建立数据交换文件 (DXF文件 ) ,使传感器弹性元件的CAD二次开发 ,CAE有限元分析以及CAM加工制造紧密联系 ,从而实现了平行梁式称重传感器弹性元件的CAD/CAE/CAM集成系统。最后 ,利用非线性误差等说明了传感器的集成系统的正确性。     

电涡流汽车空调压力传感器弹性元件的优化设计

针对汽车空调压力线性测量的要求,分析了现有产品及相关成果,提出了电涡流测量方案;设计了集被测体、电感线圈和处理电路为一体,独立的电涡流汽车空调压力传感器的弹性元件;继而分析了弹性元件的结构、工艺和材料,并从理论计算、有限元分析两个方面对弹性元件的工作状态进行计算、模拟;最后实验测得该传感器传感器具有很高的灵敏度(151mV/0.1MPa)和线性度,从而验证了设计的合理性和正确性.     

基于柔性人机接口的人机协调运动控制方法

为改善基于力信息的人机协调运动中人机交互力,采用了在人机接口中设置弹性元件的方法,建立了具有柔性人机接口的人机交互力学模型。在已有鲁棒自适应阻抗控制方法的基础上进行改进,提出了一种基于柔性人机接口的自适应阻抗控制方法。此控制方法是对阻抗外环位置速度进行比例补偿,对力控制内环采用模糊PID (proportion integral differential)控制,实现改进自适应阻抗算法,从而提高了位置跟随精度,并有效减小了人机交互力。分析了人机接口中弹性元件对控制效果的影响,获得了不同刚度系数时,交互力控制效果和位置跟随精度。在此基础上,建立了试验系统,完成了试验。人机协调运动试验结果显示：应用柔性人机接口和改进后的控制方法具有更好的人机交互力控制效果。标准运动输入试验结果显示：改进后的控制方法具有更好的人机交互力控制效果和更高的位置跟随精度;人机交互力大小、位置跟踪准确性与人机接口刚度系数大小均成正比。     

柱式测力传感器弹性元件的计算机辅助分析

介绍用ＳＡＰ５程序对柱式测力传感器弹性元件进行计算机仿真分析，通过正交试验和单因素试验，得出了对该类传感器弹性元件设计有指导性的结论（设计准则）。     

平行梁式传感器弹性元件的有限元计算

本文通过多次有限元计算,分析整理了一万两千多个数据,给出两种型式传感器弹性元件的应力场分布状况。所得结果与平面光弹性实验相符合。可供有关部门在设计制造弹性元件时参考。     

带孔等厚薄壳荷重传感器弹性元件的形状优化

建立带孔等厚薄壳荷重传感器弹性元件的优化参数模型、有限单元计算模型及优化数学模型,确定电阻应变计的粘贴位置,用结构分析软件ANSYS5.7及一阶优化方法优化弹性元件的形状,提高弹性元件在贴片位置的应变响应。     

用于10-6N~10-5N微力测量的柔性铰链机构设计

在基于静电场原理的微纳力值测量系统中,力值的传递与转化机构起着至关重要的作用。选择平行四边形柔性铰链机构作为其弹性元件,以实现10-6N量级的力值测量。分析了柔性铰链的数学模型,研究了其静态与动态刚度;根据系统要求确定了柔性铰链的目标刚度,并采用有限元方法对其进行优化设计和模态分析;分析了加工精度对铰链刚度的影响。将该铰链用于微力测量系统中,通过实验给出了刚度测试结果和力值测量结果,实验表明,该平行四边形柔性铰链满足微力测量系统对10-6N量级的力值测量要求。