[发明专利]用于汽车后桥测试系统的三维力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种力传感器，更具体的说，本发明主要涉及一种用于汽车后桥测试系统的三维力传感器。

背景技术

随着科学技术的发展，三维力传感器已经用在各行各业，1996年，上海第二医科大学使用三维测力平台测量6例股骨头坏死病人术前术后步行三维步行足－地接触力，并与正常人做比较。采用箔式电阻应变片粘贴在金属弹性体上，制成三维力传感器。用4个这样的传感器分别在四角支撑起力板，配合动态应变仪和数据采集卡，组成整个实验测试系统。2002年，合肥智能机械所孙立宁等设计出了一种新型的三维力传感器。考虑了传统力学量传感器的动力学性能和静态标定指标等特性，对其各维灵敏度及维间耦合系数等指标予以充分考虑。结构设计时做到了对所测维的力有较好的灵敏度，而对于非所测维力尽可能不灵敏，这样使维间耦合小，同时保证整个结构有足够的刚度。三个方向的力量程均为0～3000N。2005年南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所研制出用于昆虫爬行脚掌接触力测试的3维微载荷传感器阵列，该系统包括传感单元16个3维微载荷传感器，NI应变式测试系统，能够实现微小3维力的测试、数据处理，传感器的量程为±10mN，经过黄斑蠢的实验测试，该系统可以较好的测试出昆虫脚掌与不同的接触面之间的作用力大小和方向。然而目前在汽车行业的后桥测量系统的三维力测量上仍缺乏应用的测量精度，导致汽车成品的后桥存在因三维力测量精度而导致的质量缺陷，因此有必要针对三维力传感器在汽车行业的应用做进一步的改进和研究。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种用于汽车后桥测试系统的三维力传感器，以期望解决现有技术中汽车后桥测试系统精度不高，使得汽车成品存在因后桥三维力测量不精而导致的质量缺陷等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种用于汽车后桥测试系统的三维力传感器，所述三维力传感器中包括弹性体结构的受力部分、中间部分与固定部分，所述受力部分置于中间部分的上方，固定部分置于中间部分的下方，所述中间部分的中部设有呈横向的通孔，所述中间部分与固定部分之间还设有接线座，所述接线座与中间部分上均贴有多个应变片，所述多个应变片分为至少三组，每组组成惠斯通电桥，用于分别测量X轴、Y轴与Z轴方向的力。

作为优选，进一步的技术方案是：所述多个应变片至少为12个，且平均分为三组，其中由R1、R2、R3、R4组成的第一惠斯通电桥位于中间部分的横向通孔两侧边的内侧和外侧，由R5、R6、R7、R8组成的第二惠斯通电桥以及由R9、R10、R11、R12组成的第三惠斯通电桥均置于接线座不同的边缘上，且同一惠斯通电桥中的应变片两两相互对称。

更进一步的技术方案是：所述多个应变片组成的惠斯通电桥的其中一端接入直流电源，另一端接入传感信号接收装置。

更进一步的技术方案是：所述传感信号接收装置中包括放大电路、数据采集电路与PC终端，用于由各个惠斯通电桥将受力产生的电压值传输至放大电路，由放大电路将电压值进行放大后经数据采集电路传输至PC终端，从而在PC终端得到三维力传感器当前的力测试值。

更进一步的技术方案是：所述受力部分与中间部分之间还设有第一台阶，所述接线座与固定部分之间还设有第二台阶。

更进一步的技术方案是：所述受力部分顶部在与中间部分的横向通孔轴向相交叉的方向上朝一侧倾斜。

更进一步的技术方案是：所述中间部分中部附近的通孔为圆形通孔，且中间部分、接线座与固定部分均为矩形体。

更进一步的技术方案是：所述受力部分的顶部设有用于与测试安装架固定的螺纹孔。

更进一步的技术方案是：所述固定部分上还设有多个圆形孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过在弹性体结构上增设横向的通孔，有效地提高了传感器对三维力测量的精度和降低了多维力传感器的维间耦合的问题，结合在中间部分上部和下部设有的台阶结构，进一步降低维间的耦合，依靠三组应变片分别测量X轴、Y轴及Z轴方向上的力，且传感器上没有运动部件，因此灵敏度高，测量准确，固有频率高，同时本发明所提供的一种用于汽车后桥测试系统的三维力传感器结构简单，适于安装在各类汽车后桥测试系统中测量其三维力的大小，应用范围广阔。

附图说明

图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；

图2为图1的右视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为用于说明本发明另一个实施例中由应变片组成的惠斯通电桥的结构示意图。