[发明专利]一种压电式六维力传感器

权利要求书

1.一种压电式六维力传感器，该传感器包括其内部带有安装盘(91)、其外部带有插座的基座(9)，被上下两片绝缘电极板(141、142)夹住而安装在该基座(9)内安装盘(91)上的测力测矩计(j0)，紧压在上片绝缘电极板(141)上的盖子(10)，把绝缘电极板(141、142)的电极与插座连接起来的信号引线(12)以及固定且绝缘隔离该信号引线(12)的绝缘填充材料(11)；其中，所述测力测矩计(j0)由若干石英晶片构成；其特征在于，构成所述测力测矩计(j0)的石英晶片(j1～j8)只有八片，这八片石英晶片(j1～j8)在该传感器的工作三维直角坐标系的X、Y平面中，均匀布置于一个Z轴通过其圆心的参考圆的圆周上；在该参考圆与X、Y轴的交点处，安置的是四片Y0°切型石英晶片(j1、j3、j5、j7)，其余为四片X0°切型石英晶片(j2、j4、j6、j8)；这四片Y0°切型石英晶片(j1、j3、j5、j7)各自自身的局部坐标系中的Y轴，均与该传感器的工作三维直角坐标系的Z轴平行且方向相反或相同，其X轴沿所述参考圆的圆周逆时针或顺时针分布，其Z轴均根据左手定则或均根据右手定则确定；这四片X0°切型石英晶片(j2、j4、j6、j8)各自自身的局部坐标系的X轴，均与该传感器的工作三维直角坐标系的Z轴平行且方向相反或相同，其Y轴沿所述参考圆的圆周逆时针或顺时针分布，其Z轴均根据左手定则或均根据右手定则确定；在所述的两片绝缘电极板(141、142)上有与这八片石英晶片(j1～j8)一一对应且呈镜像对称的八对电极(d1～d8)，这八对电极(d1～d8)分别构成八个信号输出端(Q₁～Q₈)、并分别通过信号引线(12)与对应插座(131～138)连接；与在Y轴上的Y0°切型石英晶片(j1、j5)对应的信号输出端(Q₁、Q₅)的输出值，通过减法运算为X向的力值(F_X)；与在X轴上的Y0°切型石英晶片(j3、j7)对应的信号输出端(Q₃、Q₇)的输出值，通过减法运算为Y向的力值(F_Y)；与四片X0°切型石英晶片(j2、j4、j6、j8)对应的信号输出端(Q₂、Q₄、Q₆、Q₈)的输出值，通过加法运算为Z向的力值(F_Z)；与在X轴正向和Y轴负向的角平分线上、在X轴负向和Y轴负向的角平分线上的两片X0°切型石英晶片(j4、j6)所对应的信号输出端(Q₄、Q₆)的输出值之和与另外两片X0°切型石英晶片(j2、j8)所对应的信号输出端(Q₂、Q₈)的输出值之和，通过减法运算为X向的力矩值(M_X)；与在X轴正向和Y轴正向的角平分线上、在X轴正向和Y轴负向的角平分线上的两片X0°切型石英晶片(j2、j4)所对应的信号输出端(Q₂、Q₄)的输出值之和与另外两片X0°切型石英晶片(j6、j8)所对应的信号输出端(Q₆、Q₈)的输出值之和，通过减法运算为Y向的力矩值(M_Y)；与四片Y0°切型石英晶片(j1、j3、j5、j7)所对应的信号输出端(Q₁、Q₃、Q₅、Q₇)的输出值，通过加法运算为Z向的力矩值(M_Z)。