摘要
面向高性能轴承滚动体成型质量监控领域对重载多维高频强冲击载荷动态测量力传感器的急需,提出了一种基于PVDF压电薄膜三维重载力传感器新的结构形式及其测量原理,实现三维重载载荷动态测量。传感器敏感元件由上、中、下3层压电薄膜组组成,三维力变化引起每组不同面域切割的压电薄膜电荷量变化,从而实现三维力大小计算。传感器支撑壳体起到分载作用,从而实现重载载荷测量。对传感器样机进行了准静态标定实验,结果表明,该传感器具有较好的线性,非线性误差小于2%,能完成重载场合下的动态测量要求,为压电薄膜力传感器在重载多维载荷动态测量领域提供了重要的设计、研制及应用参考依据。
Facing the urgent need of dynamic measuring force sensor for heavy load,multi-dimensional,high-frequency and strong impact load in the field of high-performance bearing rolling element forming quality monitoring,a new structural form and measurement principle of piezoelectric film three dimensional heavy load force sensor are proposed.The sensing element of the sensor is composed of upper,middle and lower piezoelectric films.The change of three-dimensional force causes the change of charge of piezoelectric films cut in different regions of each group,so as to realize the calculation of three-dimensional force.The sensor support shell plays the role of load sharing,so as to realize heavy load measurement.The quasi-static calibration experiment of the sensor prototype is carried out.The experimental results show that the sensor has the advantages of good linearity.The nonlinear error is less than 2%.It can meet the dynamic measurement requirement under heavy load.Therefore,it provides an important reference basis for the design,development and application of piezoelectric thin film force sensor in the field of heavy load multi-dimensional load dynamic measurement.
作者
王桂从
赵鹏
李映君
杨志康
陈斯
Wang Guicong;Zhao Peng;Li Yingjun;Yang Zhikang;Chen Si(School of Mechanical Engineering,University of Ji'nan,Ji'nan 250022,China)
出处
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2022年第1期11-19,共9页
Journal of Electronic Measurement and Instrumentation
基金
国家自然科学基金(51705200,51875250)
山东省高等学校青创科技支持计划(2019KJB018)
济南大学科技计划(XKY1533)项目资助
关键词
压电效应
PVDF
三维力传感器
重载
面域分割
piezoelectric effect
PVDF
3-D force sensor
heavy Load
area segmentation
作者简介
王桂从,2003年于济南大学获得学士学位,2008年于山东大学获得博士学位,现为济南大学副教授,主要研究方向为制造业信息化技术、遗传算法、智能化仪器仪表技术。E-mail:me_wanggc@ujn.edu.cn;通信作者:李映君,2004年于山东科技大学获得学士学位,2007年于沈阳理工大学获得硕士学位,2010年于大连理工大学获得博士学位,现为济南大学教授,主要研究方向为传感器与执行器测控技术、工业机器人技术、智能化仪器仪表技术。E-mail:me_liyj@ujn.edu.cn
