多維力傳感器的技術(shù)原理

基本工作原理

多維力傳感器的核心功能是檢測并解耦空間中的多分量力學(xué)信號。其工作原理基于彈性體的力學(xué)變形和傳感元件的信號轉(zhuǎn)換：

彈性體變形：當(dāng)外力作用于傳感器時(shí)，特殊設(shè)計(jì)的彈性體會產(chǎn)生與作用力成比例的形變

應(yīng)變傳遞：彈性體的形變傳遞給貼附或嵌入的敏感元件（如應(yīng)變片、壓電器件等）

信號轉(zhuǎn)換：敏感元件將機(jī)械變形轉(zhuǎn)換為電信號（電阻變化、電荷變化等）

信號處理：通過電路放大和處理，輸出與各方向力/力矩分量對應(yīng)的電信號

關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)高性能多維力傳感器面臨幾個(gè)主要技術(shù)挑戰(zhàn)：

維間耦合：各測量方向之間的干擾，理想情況下各通道應(yīng)du立

靈敏度與量程的矛盾：高靈敏度與大測量范圍之間的平衡

動態(tài)特性：對快速變化力的響應(yīng)能力

溫度穩(wěn)定性：減少溫度變化對測量精度的影響

過載保護(hù)：防止傳感器因意外過載而損壞