用于生物力学测量的新型电容式三维力传感器

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％.

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

所属期刊栏目：42

分类号：TB931(计量学)

资助基金：国家自然科学基金深圳联合基金U1713210

在线出版日期：2021-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：495-502