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专利号: 2015104604490
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-07-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合,所述X方向差动电容单元组合通过电容值相减计算X方向的切向力且消除Y方向切向力影响,所述Y方向差动电容单元组合通过电容值相减计算Y方向的切向力且消除X方向切向力影响,所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合的电容值求和计算电容传感器的法向力且消除切向力影响。

2.根据权利要求1所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块,所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构,每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。

3.根据权利要求2所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同,驱动电极的长度大于感应电极长度,驱动电极长度两端分别预留左差位δ左和右差位δ右,b0驱=b0感+δ右+δ左,其中,b0驱为条状电容单元的驱动电极长度,b0感为条状电容单元的感应电极长度。

4.根据权利要求3所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述差位δ左=δ右,且 其中d0为弹性介质厚度,G为弹性介质的抗剪模量,τmax为最大应力值。

5.根据权利要求2所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移,错位偏移大小相同、方向相反。

6.根据权利要求2所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线,相邻两条状电容单元之间设有电极间距aδ。

7.根据权利要求6所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述平行板面积S=M(a0+aδ)b0,其中,M为条状电容单元数量,b0为条状电容单元的长度,a0条状电容单元的宽度。

8.根据权利要求6所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述电容单元模块的每个条状电容单元的引线通过并联或者独立方式连接到控制单元。

9.根据权利要求2所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述条状电容单元的宽度 其中,d0为弹性介质厚度,E为弹性介质的杨氏模量,G为弹性介质的抗剪模量。

10.根据权利要求2所述的接触式平行板差动三维力压力传感器,其特征在于,所述控制单元和电容单元模块之间设有中间变换器,中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。