三量程应变式力传感器

刚度可变·精度1mN

基于柔顺机构的应变式力传感器，通过波纹柔性梁刚度切换实现三量程，消除寄生位移。

Feng, Chen · Zhou, Ye · 钟梁 · 杨文剑 · 甘金强

IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2025

参数信息

最大灵敏度

89.82 mV·N⁻¹

精度

1 mN

最大量程

25 N

技术优势

量程可调，一台顶三台

通过波纹柔性梁的刚度切换实现三档量程，用户可按需选择，无需为不同量程准备多套传感器。

寄生位移被抑制

导向梁防止寄生位移，确保力加载的准确性，减少测量误差。

模型可预测，设计更省事

通过柔度矩阵法和莫尔积分建立理论模型，仿真与实验验证了模型准确性，可指导传感器设计。

应用场景

• 精密力测量：三量程覆盖从微小力到25 N，适用于需要高精度测量的场合。
• 传感器标定：传感器本身精度可作标准，用于标定其他力传感器或测力系统。
• 微创手术器械：小型化设计可集成到手术器械，实时感知操作力，提升安全性。
• 机器人触觉感知：灵敏度高、量程可切换，适合机器人指尖或夹爪的触觉感知。
• 工业力控：抗寄生位移，适合工业装配、打磨等需要精确力控的场景。