[发明专利]一种力分布测量装置及测量方法在审
申请号: | 201810736496.7 | 申请日: | 2018-07-06 |
公开(公告)号: | CN108645554A | 公开(公告)日: | 2018-10-12 |
发明(设计)人: | 王勇;黄长建;肖飞云;刘正士 | 申请(专利权)人: | 合肥工业大学 |
主分类号: | G01L5/00 | 分类号: | G01L5/00;G01L5/16;A61B5/103 |
代理公司: | 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 | 代理人: | 何梅生 |
地址: | 230009 安*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 支撑梁 测量装置 力分布 应变片 足底 测量 三维坐标系 测力装置 检测信号 健康状态 矩形平板 圆形平板 测量力 法向力 力测量 底面 粘贴 支撑 应用 | ||
本发明公开了一种力分布测量装置及测量方法,其特征是由平板和四个结构相同且两两在一个水平线上的支撑梁构成,每个支撑梁上设有两个弹性体,两个弹性体是分处在沿着支撑梁的长度方向的不同位置上;在测力装置上建立三维坐标系,平板为矩形平板或为圆形平板,支撑梁设置在平板的底面用于对平板形成支撑,在各支撑梁的表面,对应于各弹性体所在位置粘贴应变片,利用应变片的检测信号测量力的分布,能够获得作用在平板上两个法向力的大小和位置,将其应用于足底力测量中,能够更加准确地获得足底力的分布,以此判断人的健康状态。
技术领域
本发明属于传感器技术领域,具体是指力分布测量装置及测量方法。
背景技术
目前压力分布测量传感器的主要测量方法是在一个平面上黏附多个微小的压力传感器来确定表面压力的分布情况。其中的典型代表有采用电容传感技术的压力测量系统、采用压阻传感技术的压力分布测量系统,以及采用了压电电阻压力传感技术的压力测试系统,这些均是采用成千个微小压力传感器组成,每个传感器单元只能测一个法向力的大小,测量精度是由传感器单元的数量、传感器单元的面积以及传感器单元的布置位置所决定的,精度越高,微小压力传感器单元面积越小,成本更高。这类传感器可靠性差,使用寿命短。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的问题,提供一种力分布测量装置及测量方法,以期能够通过测量获得作用在平板上一个或两个法向力的大小和位置。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
本发明力分布测量装置的结构特点是:所述测量装置是由平板和四个结构相同且两两在一个水平线上的支撑梁构成,每个支撑梁上设有两个弹性体,所述两个弹性体是分处在沿着支撑梁的长度方向的不同位置上,令:处在支撑梁首端一侧的弹性体为首端弹性体,处在支撑梁末端一侧的弹性体为末端弹性体;所述平板为矩形平板,在所述测力装置上建立的三维坐标系是以矩形平板的底面的中心点为坐标原点,沿矩形平板的长度方向为X向,沿矩形平板的宽度方向为Y向,沿矩形平板的厚度方向为Z向;所述平板或为圆形平板,在所述测力装置上建立的三维坐标系是以圆形平板的底面的中心点为坐标原点,任一径向定义X向,另一径向且垂直于X向为Y向;沿平板的厚度方向为Z向;支撑梁设置在平板的底面用于对平板形成Z向支撑;各支撑梁的首端与平板固定连接,支撑梁的末端作为所述测量装置的支撑点。
本发明力分布测量装置的结构特点也在于:在所述支撑梁上设置通孔,利用所述通孔形成所述弹性体,所述通孔为圆形孔,或为长圆形孔,或为腰形孔。
本发明力分布测量装置的结构特点也在于:针对所述平板为矩形平板,四个支撑梁均沿X向设置,且两两对称分布在平板的两端,处在同一端的两个支撑梁相互之间形成有Y向间隔,并以X轴为对称轴相互对称;使四个支撑梁分处在平面坐标XOY的四个象限中,令:处在第一、第二、第三和第四各象限中的支撑梁依次为第四梁、第一梁、第二梁和第三梁;
以坐标原点为对称中心,形成如下各对称结构:
第一梁与第二梁中首端弹性体X向对称,第一梁与第二梁中末端弹性体X向对称,第三梁与第四梁中首端弹性体X向对称,第三梁与第四梁中末端弹性体X向对称;
第一梁与第四梁中首端弹性体Y向对称,第一梁与第四梁中末端弹性体Y向对称,第二梁与第三梁中首端弹性体Y向对称,第二梁与第三梁中末端弹性体Y向对称。
本发明力分布测量装置的结构特点也在于:针对所述平板为矩形平板或为圆形平板,四个支撑梁关于平板的中心呈十字对称,第一梁和第二梁分布在X轴向上,第三梁和第四梁分布在Y轴向上;
以坐标原点为对称中心,形成如下各对称结构:
第一梁与第二梁中首端弹性体Y向对称,第一梁与第二梁中末端弹性体Y向对称,第三梁与第四梁中首端弹性体X向对称,第三梁与第四梁中末端弹性体X向对称;
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