稀疏光栅阵列力传感器

二维平面定位

仅用6个光纤光栅即可在二维平面上同时测量力的大小和位置，定位误差低至0.11 mm。

蔡露 · Wang, Boyuan · Fu-cheng, Xiang · Jun, Liu · 赵勇

Measurement: Journal of the International Measurement Confederation 2023

参数信息

最大定位误差

0.11 mm

力测量误差

0.09 N

技术优势

六根光栅即可定位

仅用六个FBG的中心波长变化就能解算出二维平面上的受力大小和位置，大幅降低传感网络规模与解调负担。

定位误差仅0.11 mm

实验得到的最大定位误差约0.11 mm，接近高精度视觉定位水平，且无需相机和复杂标定。

测力误差小于0.09 N

力测量误差小于0.09 N，可分辨轻触级别的微小力，适合精细操作与触觉反馈场景。

盲区也能建模定位

针对光栅阵列难以覆盖的盲区，建立了定位数学模型并实验验证可行性，扩展了传感平面的有效范围。

应用场景

• 结构健康监测：贴附于关键结构表面，实时获取受力点位置与大小，及早发现异常载荷。
• 智能传感网络：利用稀疏光栅阵列减少节点数量，降低组网成本，同时保持高精度感知。
• 微流控力反馈：分辨微小接触力，为微流控操作提供触觉反馈，避免损伤脆弱结构。