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基于PCAP02的电容式力传感器高速数据采集系统设计
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作者 田陇翔 冯浩彬 +1 位作者 赵仁东 蒲明辉 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第3期37-42,共6页
力传感器能测量外部的作用力分量,常被用于力反馈控制或受力状态监测。采样频率是数据采集系统的重要参数,对力传感器的动态响应能力有重要影响。与主流的应变片式力传感器相比,现有电容式力传感器数据采集系统的采样频率普遍较低,为了... 力传感器能测量外部的作用力分量,常被用于力反馈控制或受力状态监测。采样频率是数据采集系统的重要参数,对力传感器的动态响应能力有重要影响。与主流的应变片式力传感器相比,现有电容式力传感器数据采集系统的采样频率普遍较低,为了弥补这一缺陷,设计了一套基于PCAP02的电容式力传感器高速数据采集系统。该系统下位机使用STM32F103C8T6芯片控制各模块的协同工作,利用PCAP02芯片实现电容信号的模数转换,采用以太网通信与上位机传输数据。经测试,该系统采样频率最高达5 kHz。实验数据表明:在进行软件滤波处理后,采样数据的稳定性明显提升;选择传感器F z方向进行验证实验,测得Ⅰ类误差最大为0.23%,证明该采集系统方案可行并具有较高的测量精度。 展开更多
关键词 采样频率 电容式力传感器 数据采集系统 PCAP02 STM32
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电容式力传感器的研制 被引量:5
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作者 高晓丁 许卫星 胥光申 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第7期21-22,共2页
介绍了一种特殊结构的电容式力传感器。从结构设计、工作原理、电路设计对该电容式力传感器进行了分析、论述。并且提供了相应的实验数据。传感器非线性误差小于 1%。
关键词 电容式力传感器 结构 频率变化量 非线性误差 铁路道岔
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一种双L型梁电容式六维力传感器设计
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作者 蒲明辉 杨玉坤 薛斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第8期12-18,共7页
为设计一款高性能电容式六维力传感器,结合T型梁和十字型双直梁的优点,构建了一种双L型结构弹性梁,传感器转换元件采用差动结构平行极板电容器以降低传感器的测量误差,以转换矩阵的条件数为目标函数,应用粒子群算法与有限元仿真相结合... 为设计一款高性能电容式六维力传感器,结合T型梁和十字型双直梁的优点,构建了一种双L型结构弹性梁,传感器转换元件采用差动结构平行极板电容器以降低传感器的测量误差,以转换矩阵的条件数为目标函数,应用粒子群算法与有限元仿真相结合的方法对该传感器的结构参数进行优化设计,得到最优结构参数后进行仿真,结果显示该构型的电容式六维力传感器仿真精度为0.4258%。最后对该传感器进行加工与标定实验,结果显示该传感器的实验精度达到0.6376%。 展开更多
关键词 电容式六维传感器 弹性梁结构 差动结构电容 粒子群算法 优化设计
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电容式六维力与力矩传感器数据采集系统设计 被引量:8
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作者 蒲明辉 艾振军 +2 位作者 尹飞 赵仁东 梁权 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第1期17-21,26,共6页
为实现电容式六维力与力矩传感器测量力与力矩信息的实时采集和显示,针对实验室自主研制的电容式六维力与力矩传感器开发了一套数据采集系统。系统以STM32F103C8T6作为主控芯片,电容信号经AD7147采集并转换为数字信号,转换结果经隔离型... 为实现电容式六维力与力矩传感器测量力与力矩信息的实时采集和显示,针对实验室自主研制的电容式六维力与力矩传感器开发了一套数据采集系统。系统以STM32F103C8T6作为主控芯片,电容信号经AD7147采集并转换为数字信号,转换结果经隔离型SPI通讯传输到主控芯片后,主控芯片通过基于Modbus协议的RS485通讯发送给上位机。上位机采用WinForm界面进行设计,能对数据进行进一步标定计算处理,并最终实现所测量力与力矩值的实时显示与保存。经过实验测试,采集系统的测量值和实际加载的力与力矩值的测量误差低于3%。该系统的采样精度高、开发成本低且上位机功能完善,为电容式六维力与力矩传感器的应用研究提供了重要的信息。 展开更多
关键词 电容式六维传感器 数据采集 STM32 WINFORM
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一种新的协作机器人人机用电容式多维力传感器设计 被引量:1
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作者 李俊勤 王进花 孙贵香 《农机使用与维修》 2023年第10期17-20,共4页
针对传统的应变式和压阻式多维力传感器存在信号需要放大调理、制作工艺难度大、成本较高等不足,设计出一种新型电容式多维力传感器。该传感器把所有的传感元件制造在单个印刷板上,无需粘贴应变片等元件,而是采用容值的变化来感知外部信... 针对传统的应变式和压阻式多维力传感器存在信号需要放大调理、制作工艺难度大、成本较高等不足,设计出一种新型电容式多维力传感器。该传感器把所有的传感元件制造在单个印刷板上,无需粘贴应变片等元件,而是采用容值的变化来感知外部信息;COMSOL多物理场仿真软件仿真分析结果显示该电容式多维力传感器具有输出信号幅值大无需放大、抗干扰能力强、无需粘贴应变片等元器件易于实现小型化、成本较低、运行稳定等优势。 展开更多
关键词 智能机器人 传感原理 仿真分析 COMSOL多物理场仿真软件 电容式多维传感器
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电容式力感知牙周探针设计建模与实验研究
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作者 唐忠林 杨建华 雷宏伟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期15-20,共6页
针对当前牙周探针在探诊力控制方面的不足,提出一种基于悬臂梁挠曲效应的差动电容式力感知牙周探针解决方案,设计了探针验证结构,建立了探诊力作用下具有不规则形状的探针工作尖的挠曲模型,导出了探诊力和差动电容之间的求解方程,并通... 针对当前牙周探针在探诊力控制方面的不足,提出一种基于悬臂梁挠曲效应的差动电容式力感知牙周探针解决方案,设计了探针验证结构,建立了探诊力作用下具有不规则形状的探针工作尖的挠曲模型,导出了探诊力和差动电容之间的求解方程,并通过仿真和实验对模型与方程进行了验证。结果表明,所建立的探针工作尖挠曲模型与静应力仿真结果的最大相对误差不超过±4.5%,所设计的力感知牙周探针多次重复探诊力检测实验的标准差小于均值的0.1%,所导出的求解方程的计算值与实验数据之间趋向一致,以探诊力为拟合权重进行修正后全量程的平均偏差为2.49%,具备进一步产品开发的可行性。 展开更多
关键词 传感器 牙周探针 牙周探诊 探诊检测 差动电容式力传感器
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基于柔顺机构的分体式电容式六维力传感器的优化设计
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作者 石崇昱 蒲明辉 《仪表技术与传感器》 2025年第10期5-11,共7页
为了进一步提高电容式六维力传感器的精度性能,文中提出了一种弹性梁结构,该结构融合了T型梁和柔顺机构中的正圆型柔性铰链,使传感器弹性梁的整体刚度性能得到提升,能使传感器满足高分辨力和高灵敏度各向同性的性能要求。建立了正圆型... 为了进一步提高电容式六维力传感器的精度性能,文中提出了一种弹性梁结构,该结构融合了T型梁和柔顺机构中的正圆型柔性铰链,使传感器弹性梁的整体刚度性能得到提升,能使传感器满足高分辨力和高灵敏度各向同性的性能要求。建立了正圆型柔性铰链的刚度公式,分析结构参数对其刚度性能的影响。采用差动式变极距型电容器结构作为传感器的转换元件,提高传感器的灵敏度并降低非线性误差。以归一化后的映射矩阵的条件数作为目标函数,利用粒子群算法对弹性梁的设计参数进行迭代寻优。采用优化结果制作了传感器实物并进行标定实验,实验结果表明该传感器精度为0.576%,证明所设计的传感器具有高精度性能。 展开更多
关键词 电容式六维传感器 柔顺机构 弹性梁 差动结构电容 柔性铰链
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语音交互与力感知式智能牙周探针开发 被引量:3
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作者 唐忠林 杨建华 雷宏伟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1555-1562,共8页
针对当前牙周探针在探诊力控制和探诊参数自动记录方面的不足,开发并验证了一种便携无线的语音交互与力感知式智能牙周探针,建立了探针力感知计算模型,完成了探针软硬件开发和语音交互探诊实验。其中,探针力感知模型计算值与实测均值的... 针对当前牙周探针在探诊力控制和探诊参数自动记录方面的不足,开发并验证了一种便携无线的语音交互与力感知式智能牙周探针,建立了探针力感知计算模型,完成了探针软硬件开发和语音交互探诊实验。其中,探针力感知模型计算值与实测均值的偏差小于2.49%,单条语音识别的正确率大于98%。探诊实验显示,探针语音交互流畅,探诊力分段显示正常,无线蓝牙通讯准确,是一种性能先进、使用便利、体验友好的新型牙周探诊工具。 展开更多
关键词 牙周探针 牙周探诊 语音交互 感知 差动电容式力传感器
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