[发明专利]一种柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置，包括机械部分和信号采集与运动控制部分，其特征在于：

所述机械部分包括用于放置及平移传感器(11)的承托部分和用于向传感器(11)施加压力的施力装置(6)；

所述信号采集与运动控制部分包括：接传感器(11)的传感器信号转换及调理模块(8)，接所述施力装置(6)的驱动电机(6-7)的电机运动控制模块(9)，以及接所述传感器信号转换及调理模块(8)和电机运动控制模块(9)的计算机(10)，计算机(10)协调控制电机运动控制模块(9)，实现对传感器(11)上不同敏感单元的标定；

所述承托部分包括：

底座(1)；

立柱(2)；

设置在底座(1)上的横向移动导轨(3)；

驱动横向移动导轨(3)的横向移动电机；

设置在横向移动导轨(3)上的纵向移动导轨(4)；

驱动纵向移动导轨(4)的纵向移动电机；

以及，设置在纵向移动导轨(4)上的工作台(5)；

其中，所述横向移动电机和纵向移动电机均连接电机运动控制模块(9)，所述传感器(11)固定在工作台(5)上；

所述施力装置(6)包括安装板(6-2)，安装板(6-2)至少包括后侧板、底板和左右端板，在左右端板之间设置有相互平行的丝杠(6-9)和两根导轨(6-3)，配重(6-4)设置在丝杠(6-9)和导轨(6-3)上，丝杠(6-9)连接驱动电机(6-7)，所述底板的下方连接有竖直的施力杆(6-5)；所述后侧板通过转轴(6-1)以及轴承连接承托部分的立柱(2)，形成杠杆的支点；所述配重(6-4)在驱动电机(6-7)的带动下沿导轨(6-3)往复移动，通过改变配重(6-4)与转轴(6-1)的距离，与驱动电机(6-7)通过杠杆原理完成对传感器(11)的载荷施加。

2.根据权利要求1所述柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置，其特征在于，所述底板的上表面开有导向安装槽(6-6)，用来安装和固定施力杆(6-5)，施力杆(6-5)的位置在导向安装槽(6-6)内任意移动，一旦位置选定后通过螺纹固定。

3.根据权利要求2所述柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置，其特征在于，所述传感器(11)受到的载荷通过配重(6-4)和驱动电机(6-7)的质量，配重(6-4)与转轴(6-1)的距离，以及施力杆(6-5)在导向安装槽(6-6)中的位置，由计算机(10)通过力矩平衡原理得到。

4.根据权利要求1所述柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置，其特征在于，所述安装板(6-2)上与左右端板平行在左右端板之间设置右侧限位板(6-8)，安装板(6-2)的左端板作为左侧限位板，所述配重(6-4)在右侧限位板(6-8)和左侧限位板之间运动；所述转轴(6-1)连接在右侧限位板(6-8)和右端板之间的位置。

5.根据权利要求4所述柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置，其特征在于，所述驱动电机(6-7)和配重(6-4)的重量应保证当配重(6-4)处在右侧极限位置时，施力杆(6-5)对传感器(11)施加的载荷为零。

6.基于权利要求1所述柔性薄膜阵列压力传感器的自动标定装置的标定方法，其特征在于，包括：

通过控制承托部分的驱动电机转动方向和角度，控制传感器(11)的平移，选定所标定的传感器敏感单元；

当选定某一敏感单元进行静态标定时：

装置处于初始状态，此时配重(6-4)处于最右侧位置，施力杆(6-5)对传感器(11)施加载荷为零；计算机(10)发出指令通过电机运动控制模块(9)控制使传感器(11)到达指定位置，此时施力杆(6-5)正对传感器(11)上待标定的敏感单元；计算机(10)通过电机运动控制模块(9)控制驱动电机(6-7)运动调节配重(6-4)的位置对传感器(11)上的敏感单元施加不同的载荷；与此同时，传感器(11)的输出信号通过传感器信号转换及调理模块(8)发送到计算机(10)，从而得到该敏感单元在不同压力作用下的输出信号，与传感器(11)所受到的载荷组合即得用来描述传感器静态特性的输入——输出关系；

计算机(10)通过电机运动控制模块(9)控制实现对整个(11)上所有敏感单元的逐一载荷施加和数据采集，从而得到所有敏感单元的输入——输出关系，最终完成静态标定；

当选定某一敏感单元进行动态标定时：

计算机(10)通过电机运动控制模块(9)控制驱动电机(6-7)的转速和角度使得施力杆(6-5)施加在传感器(11)上的待标定敏感单元上的载荷是不断变化的，在这过程中传感器(11)的输出信号通过传感器信号转换及调理模块(8)发送到计算机(10)，由此得到该敏感单元在变化压力作用下的输出信号，与传感器所受到的载荷组合即得用来描述传感器动态特性的输入——输出关系；

计算机(10)通过电机运动控制模块(9)控制实现对整个传感器(11)上所有敏感单元的逐一载荷施加和数据采集，从而得到所有敏感单元的输入——输出关系，最终完成动态标定。