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触觉压力传感器校准和响应与时间曲线的比较
来源:薄膜压力传感器压力分布 | 发布时间:2021/5/9 21:32:40 | 浏览次数:

在这项研究中,调节、平衡和校准是通过一个气动装置进行的,气动装置带有一个充满空气以施加均匀压力的聚氨酯内胆。该装置包括一个模拟压力表,以监测所施加的压力,一个拨号阀调节器,以应用压力,和一个拨动开关压力调节器。使用此设备的每个操作可以在几分钟内完成。

图3给出了典型传感器的校准曲线图,其中插入曲线图显示了不同压力水平下的响应与时间的关系。制造商建议的校准程序是(1)通过加载和卸载三到五次来调节传感器,达到预期峰值负载的120%(2) 在预期峰值负荷的中段平衡;以及(3)在一个(一个负载校准)或两个施加压力(两个负载校准)下校准。通常,将校准压力保持约1分钟,或直到使用可视化软件看到压力稳定为止。

图3。触觉压力传感器校准和响应与时间曲线的比较

图3的插图显示了传感器在五种不同压力水平下的详细校准数据。以raw/mm2为单位测量的传感器对时间的响应是非线性的,并根据选择的保持负载的时间产生不同的压力校准。通常,选择60到120秒之间的时间进行校准,因为在这段时间间隔内,测量负载几乎没有变化。在这项研究中,人们发现,传感器的响应是一个很好的特点,传统的蠕变模型负荷持续时间超过120秒。

图3中绘制了四条校准曲线,对应于四种不同的校准技术。根据制造商的建议确定的一个负载和两个负载标定的曲线是相对于五个负载标定绘制的,其中传感器在五个不同的压力水平下进行了更严格的标定。每次平衡和校准后,将压力降至零1小时以允许松弛,然后加压至更高,以进行下一级平衡和加压。通过将施加的载荷保持60和120 s来执行两次五次载荷标定。

图3显示,在95%置信水平下,二负荷和五负荷回归图在统计学上彼此不可区分。在所有施加压力下,尤其是在小于或等于25 kPa的压力下,单负载曲线图高估了一个负载压力,其中一个负载压力可能超过两个和五个负载校准压力25%。

剪切应力效应

触觉压力传感器仅用于测量法向应力。传感器制造商不提供说明或量化剪切效应的方法,用户手册通常建议减少或消除传递到传感器的剪切。剪切应力会使传感器的一片相对于另一片发生位移,损坏传感器,并导致法向应力读数不准确。

为了评估剪切应力对传感器测量的影响,对传感器进行了直剪试验。在测试之前,对传感器进行调节、平衡,然后使用双负载方法进行校准。图4示出了试验装置的示意图。直剪试验设计用于43至161 kPa的法向应力。如图所示,铁砝码悬挂在钢制吊架上,以向传感器传递法向力。将一个电动或手动千斤顶放置在与上部钢板接触的位置,并水平移动,直到引起移动。连续监测千斤顶位移、施加水平力和触觉压力传感器测得的力。

图4。评估剪切应力对触觉压力传感器测量影响的试验装置示意图

图4中的展开图显示了被测试的板材和薄板的水平面。在所有情况下,有两个12毫米厚的铝板定位在顶部和底部的层。此外,一块3毫米厚的毡被放置在底部铝板上,上面是触觉压力传感器板。水平测试层是指位于触觉压力传感器顶部的水平聚合物板。表1总结了调查的不同试验层以及与每个分层系统相关的试验数量。它还提供了一个简短的描述,测量法向力在应用剪切。对六种不同的分层体系进行了评价,包括单张低密度聚乙烯(LDPE)、LDPE片材与橡胶片材组合、两张LDPE片材、两张LDPE片材与Teflon喷雾润滑剂中间层、两张LDPE片材、一张LDPE片材与一张Teflon片材和两张Teflon片材。

表1。剪切试验结果汇总

图5给出了两层系统的代表性结果

 
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