专利名称：一种薄膜测力传感器高速动态标定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种薄膜测力传感器高速动态标定装置。
背景技术：
近年来，由于客户需求的变化和恶劣的经济形势等因素的影响，迫使OEM生产商必须生产出更纤巧、更经济实惠的产品，这也令设计师必须研发出能满足日益狭小空间需求的部件。在这种困难的情况下，即使如力传感器这样的微小元件也会对是否能成功开发解决方案产生非常大的影响。这时候就需要一种灵活而精确的薄膜测力传感器，例如 Flexiforce 传感器。由于上述薄膜测力传感器是柔性的，因此，在相同的负荷下，即使是压力分布的改变也会改变此类传感器的输出。故而，适用于对薄膜测力传感器进行力灵敏度标定的标定装置，应确保在其有效区域的负载均勻分布，以保证获取准确和重复性好的测力数据。另外，由于加载对于这种薄膜测力传感器有时效作用，例如1、连续的加载，会使传感器的输出慢慢增大；2、连续多次加载相同的负荷，会使传感器的输出逐次递增；3、加载时间越长，且多次加载的间隔时间越短，会使传感器的输出变化越大。因此，供应商一般会要求在薄膜测力传感器使用前先进行“适应使用”，即在传感器校准和使用前，采用110%的力加在传感器上，使传感器稳定后，再卸载，并重复这个过程四到五次。然而，往往在很多薄膜测力传感器试验前，无法对其进行上述“适应使用”，而且用经过“适应使用”的薄膜测力传感器标定参数来进行没有经过“适应使用”的薄膜测力传感器试验，会导致试验结果的误差增大。现有技术中用于薄膜测力传感器的标定方案是气压的静态标定，但是这种标定方案无法满足薄膜测力传感器动态试验的需求，也无法实现未经“适应使用”的薄膜测力传感器的标定、校准。鉴于上述原因，现在迫切需要对薄膜测力传感器的标定方案进行改进，以满足其标定要求。
实用新型内容为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种薄膜测力传感器高速动态标定装置，以实现在高速动态试验中对未经“适应使用”的薄膜测力传感器进行标定、校准，从而得到准确的测量数据。本实用新型所述的一种薄膜测力传感器高速动态标定装置，包括一上支撑板、一底座、一水平调整平台、一用于放置薄膜测力传感器的力传感器、一导向衬套和一冲击圆柱，其中，所述上支撑板与所述底座平行设置，并通过若干立柱固定连接在该底座上方，且所述上支撑板上表面的中心位置设有一用于嵌置所述导向衬套的通孔；[0014]所述水平调整平台通过一端球面轴承活动连接在所述底座的中心位置；所述力传感器设置在所述水平调整平台的上表面并与所述导向衬套相对应的位置，且该力传感器的上表面与所述导向衬套垂直；所述冲击圆柱的底端呈渐缩的圆台状，且其底面的直径小于所述薄膜测力传感器的有效感应区域的直径，该冲击圆柱的外径的最大值与所述导向衬套的内径相匹配。在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述水平调整平台的上表面穿设有若干用于调节所述力传感器的上表面与导向衬套的垂直度的调整螺栓。在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述螺栓的数量为三个，且所述三个螺栓均勻设置在所述水平调整平台的上表面。在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述立柱的数量为三根，且所述三根立柱均布在所述上支撑板与底座之间。在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述力传感器的上表面设有用于粘接所述薄膜测力传感器的胶带。在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述冲击圆柱的底面直径小于 9. 5mmο在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述冲击圆柱的底面直径为9mm。在上述的薄膜测力传感器高速动态标定装置中，所述冲击圆柱为橡胶材质制成。由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型采用冲击的方式，即通过冲击圆柱碰撞薄膜测力传感器表面的有效感应区域，从而得到较窄的加载曲线，以实现对薄膜测力传感器的标定。本实用新型还通过采用导向衬套，对冲击圆柱的运动方向进行导向，以及通过水平调整平台，调整冲击圆柱与薄膜测力传感器表面垂直度，从而保证加载力方向垂直于薄膜测力传感器表面，有效避免产生剪切力。另外，由于本实用新型中冲击圆柱的下落由人工控制，因此，只需控制加载的时间宽度和加载的间隔，即可适应在高速动态试验中对薄膜测力传感器进行标定，同时也能有效减小负载对于薄膜测力传感器的时效作用。
图1是本实用新型一种薄膜测力传感器高速动态标定装置的结构示意图；图2是本实用新型一种薄膜测力传感器高速动态标定装置中冲击圆柱的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施例进行详细说明。请参阅图1、图2，本实用新型，即一种薄膜测力传感器高速动态标定装置，包括一上支撑板1、一底座7、一水平调整平台4、一力传感器3、一导向衬套2和一冲击圆柱8。上支撑板1与底座7平行设置，并通过三根均布的立柱6固定连接在该底座7上方，且上支撑板1的上表面的中心位置设有一用于嵌置导向衬套2的通孔(图中未示)。水平调整平台4通过一端球面轴承(或称角支轴承或关节轴承)(图中未示)活动连接在底座7的中心位置，并可以在该端球面轴承的转动范围内自由倾斜(由于端面球轴承是一个使用球形内环的自动调心滑动轴承，因此能实现无间隙且极其平滑的旋转与摆
4动运动)，且水平调整平台4的上表面均勻穿设有三个调整螺栓5。冲击圆柱8的底端呈渐缩的圆台状，且其底面的直径小于薄膜测力传感器的有效感应区域的直径；冲击圆柱8的外径的最大值与导向衬套2的内径相匹配，以使冲击圆柱8 能插入导向衬套2中，并通过导向衬套2实现对其运动方向的导向。在本实施例中，冲击圆柱8的外径的最大值为20mm，薄膜测力传感器的有效感应区域的直径约为9. 5mm，冲击圆柱 8的底面直径为9mm，冲击圆柱8为橡胶材质制成。力传感器3设置在水平调整平台4的上表面且与导向衬套2相对应的位置，并通过调节三个调整螺栓5以确保该力传感器3的上表面与导向衬套2垂直，即与冲击圆柱8 的运动方向垂直。在本实施例中，力传感器3采用应变电桥式的结构，能起到测量冲击力的作用；需要校准的薄膜测力传感器设置在力传感器3的上表面，具体来说，即在力传感器3 的上表面贴一块粘性较小的胶带(图中未示)，使胶面朝上，从而使薄膜测力传感器固定连接在其表面，而且易于摘取。本实用新型的具体操作过程如下1、把冲击圆柱8的顶端，即圆柱状的一头，插入导向衬套2，使其接触力传感器3。2、通过三个调整螺栓5，调节水平调整平台4的倾斜度，使冲击圆柱8的顶面和力传感器3的上表面平行，即接触时没有缝隙，以实现力传感器3与导向衬套2的垂直度的调整，从而使冲击圆柱8的底面，即垂直碰撞薄膜测力传感器的表面。3、取走冲击圆柱8。4、把薄膜测力传感器放置在力传感器3上，并使薄膜测力传感器的有效感应区域的中心和导向衬套2的中心在同一条轴线上，具体来说，可先在力传感器3上设置位置标记，再手工放置薄膜测力传感器，以实现两者的中心同轴。5.把冲击圆柱8的底端，即圆台状的一头，插入导向衬套2，用手提着；由于标定的评判是力传感器3的力值曲线和薄膜测力传感器的力值曲线重合，力值曲线的宽度约1/30 秒，必须先通过连接力传感器3的数采(即数据采集设备)读取，待准备完毕，即可松开冲击圆柱8，使其自由下落冲击薄膜测力传感器的表面，并可通过人工控制冲击高度，即冲击圆柱8下落的高度来调整冲击力的大小。6、通过力传感器3的读数和薄膜测力传感器的输出，就可计算出薄膜测力传感器的灵敏度，实现对薄膜测力传感器的标定，即得到一条非线性的标定系数曲线。综上所述，本实用新型具有下列优点1、采用重力加速方式，手动控制冲击圆柱8的自由下落高度，从而能便于控制冲击言旨量。2、采用导向衬套2，能保证冲击圆柱8运动方向的一致性。3、冲击圆柱8的冲击方向和薄膜测力传感器表面的相对角度可调，从而能保证加载力方向垂直于薄膜测力传感器表面，避免产生剪切力。4、只需将施加载荷的时间宽度控制在30ms以下，加载间隔控制在IOs以上，即可适合高速动态试验，同时也能有效减小负载对于薄膜测力传感器的时效作用。5、通过控制冲击圆柱8底面的直径，从而能在薄膜测力传感器的有效感应区域产生较为均勻的压强，并确保薄膜测力传感器的输出。以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述标定装置包括一上支撑板、一底座、一水平调整平台、一用于放置薄膜测力传感器的力传感器、一导向衬套和一冲击圆柱，其中，所述上支撑板与所述底座平行设置，并通过若干立柱固定连接在该底座上方，且所述上支撑板上表面的中心位置设有一用于嵌置所述导向衬套的通孔；所述水平调整平台通过一端球面轴承活动连接在所述底座的中心位置；所述力传感器设置在所述水平调整平台的上表面并与所述导向衬套相对应的位置，且该力传感器的上表面与所述导向衬套垂直；所述冲击圆柱的底端呈渐缩的圆台状，且其底面的直径小于所述薄膜测力传感器的有效感应区域的直径，该冲击圆柱的外径的最大值与所述导向衬套的内径相匹配。
2.根据权利要求1所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述水平调整平台的上表面穿设有若干用于调节所述力传感器的上表面与导向衬套的垂直度的调整螺栓。
3.根据权利要求2所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述螺栓的数量为三个，且所述三个螺栓均勻设置在所述水平调整平台的上表面。
4.根据权利要求1或2所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述立柱的数量为三根，且所述三根立柱均布在所述上支撑板与底座之间。
5.根据权利要求1或2所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述力传感器的上表面设有用于粘接所述薄膜测力传感器的胶带。
6.根据权利要求1或2所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述冲击圆柱的底面直径小于9. 5mm。
7.根据权利要求6所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述冲击圆柱的底面直径为9mm。
8.根据权利要求6所述的薄膜测力传感器高速动态标定装置，其特征在于，所述冲击圆柱为橡胶材质制成。
专利摘要本实用新型涉及一种薄膜测力传感器高速动态标定装置，它包括一上支撑板、一底座、一水平调整平台、一用于放置薄膜测力传感器的力传感器、一导向衬套和一冲击圆柱，其中，所述力传感器设置在所述水平调整平台的上表面并与所述导向衬套相对应的位置，且该力传感器的上表面与所述导向衬套垂直；所述冲击圆柱的底端呈渐缩的圆台状，且其底面的直径小于所述薄膜测力传感器的有效感应区域的直径，该冲击圆柱的外径的最大值与所述导向衬套的内径相匹配。本实用新型采用冲击的方式，即通过冲击圆柱碰撞薄膜测力传感器表面的有效感应区域，从而得到较窄的加载曲线，以实现对薄膜测力传感器的标定。
文档编号G01L25/00GK202057451SQ201120144969
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者刘兵, 蔡欣, 郭庆 申请人:延锋伟世通汽车饰件系统有限公司