[实用新型]多自由度电阻式位移传感器的应变片组件

说明书

本实用新型公开了一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，其中，第一应变组件沿轴向对称布置于弹性体圆周上，相对的电阻应变片分别构建形成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥；第二应变组件中每两枚相邻电阻应变片均与弹性体母线呈45°夹角，相垂直地布置于弹性体圆周上，构建形成第三惠斯通电桥；第三应变组件中两枚电阻应变片以相反方向布置于弹性体圆周上同一水平的间隔180°位置，且均与弹性体母线呈45°夹角，另两枚电阻应变片均以垂直于弹性体母线方向布置于弹性体圆周上另一同水平的间隔180°位置，构建形成第四惠斯通电桥。通过本实用新型的技术方案，减小了检测量之间的耦合，提高了测量的准确性，且布片方案简单、布片数量少。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件。

背景技术

多自由度位移测量作为获取目标位姿的重要手段，广泛应用于工业生产以及科学研究中，如半导体加工定位、飞行器的飞行姿态检测、机械手末端位姿测量等。位移传感器按其测量原理可分为电位器式、电阻应变式、电容式、电感式、磁敏式、光电式等。其中电阻应变式位移传感器主要由弹性敏感元件和电阻应变片构成，当测量端产生位移时，弹性敏感元件会产生变形，其表面产生的应变与测量端的位移成线性关系。

单自由度电阻应变式位移传感器的应变片布置方案相对简单，由于测量信号单一，引入的误差较小。多自由度电阻应变式位移传感器测量信号较多，弹性体上需布置多枚应变片，这就对应变片布置方案提出了要求。在满足测量要求的情况下应变片应尽可能少且各个测量信号之间应减少耦合，然而由于弹性体受力和运动的复杂性，应变片测量得到的应变可能是各个位移之间共同作用引起的。因此是如何通过合适的应变片的粘贴排布方式，使得测量得到的应变能够单独的反映各个位移应变量的大小，并且能够依托这些测量得到的应变值的大小换算得到各个方向位移量的大小至关重要。

电桥本身是灵敏度和准确度都比较高的测量工具，合理的桥路选择能使测量结果更准确，如果桥路连接不当，不仅达不到应有的准确度、给测量结果带来误差，所以桥路选择对实验结果也很重要。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，通过布置于弹性体周围上的应变片组件及其组建的电桥电路，实现平面位移、轴向直线位移以及绕轴向角位移的测量，能够单独地反映各个检测量的大小，还减小了参数之间的影响，减小了各个检测量之间的耦合，实现了一定的温度补偿，减小了误差，提高了测量的准确性，且应变片的布片方案简单、布片数量少。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多自由度电阻式位移传感器的应变片组件，包括：第一应变组件、第二应变组件、第三应变组件和弹性体；所述第一应变组件包括四枚电阻应变片，所述第一应变组件沿轴向对称布置于所述弹性体圆周上的同一水平位置，所述第一应变组件中相对的两组电阻应变片分别构建形成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥；所述第二应变组件包括四枚电阻应变片，所述第二应变组件中每两枚相邻电阻应变片均与所述弹性体母线呈45°夹角，且相垂直地布置于所述弹性体圆周上的同一水平位置，所述第二应变组件中的四枚电阻应变片构建形成第三惠斯通电桥；所述第三应变组件包括四枚电阻应变片，所述第三应变组件中两枚电阻应变片以相反方向布置于所述弹性体圆周上同一水平的间隔180°位置，且均与所述弹性体母线呈45°夹角，另两枚电阻应变片均以垂直于所述弹性体母线方向布置于所述弹性体圆周上另一同水平的间隔180°位置，所述第三应变组件中的四枚电阻应变片构建形成第四惠斯通电桥。