Tekscan 壓力分布測量系統(tǒng)
摘要:介紹***種先進(jìn)的壓力分布測量系統(tǒng),該系統(tǒng)使用獨特的柔性薄膜網(wǎng)格壓力傳感器,能夠?qū)θ魏谓佑|面之間的壓力分布進(jìn)行動態(tài)測量,并以直觀、形象的二維、三維彩色圖形顯示壓力分布的輪廓和數(shù)值,進(jìn)而做出評估。 對各種壓力分布的測量和分析,在各行各業(yè)的研究和發(fā)展中都起著極其重要的作用。例如,汽車行業(yè)中,研究座椅的舒適性,需要測量人體對座椅的壓力分布;為提高輪胎的性能,需要測量輪胎與地面的接觸輪廓和壓力分布;為確保車門的密封性,需要測量車門密封墊在關(guān)門時的受力分布;醫(yī)療領(lǐng)域中,牙科醫(yī)生要診斷病人的牙齒咬合狀況,需要測量病人上下牙齒間的咬合力大小和分布,等等。所以,壓力分布的測量成為解決這些問題的***要條件。而解決這些問題的傳統(tǒng)辦法就是進(jìn)行反復(fù)的實驗,這樣不但效率低,而且成本也比較高。美***Tekscan 公司的壓力分布測量系統(tǒng)就是基于上述情況而開發(fā)的,它是***種經(jīng)濟(jì)、高效、精確、快速、直觀的壓力分布測量工具。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理
Tekscan 壓力分布測量系統(tǒng)的獨特之處在于其專利技術(shù)———柔性薄膜網(wǎng)格傳感器。
標(biāo)準(zhǔn)的Tekscan 壓力傳感器由兩片很薄的聚酯薄膜組成,其中***片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干行的帶狀導(dǎo)體,另***片薄膜的內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導(dǎo)體。導(dǎo)體本身的寬度以及行間距可以根據(jù)不同的測量需要而設(shè)計。導(dǎo)體外表涂有特殊的壓敏半導(dǎo)體材料涂層。當(dāng)兩片薄膜合為***體時,大量的橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點就形成了壓力感應(yīng)點陣列。當(dāng)外力作用到感應(yīng)點上時,半導(dǎo)體的阻值會隨外力的變化而成比例變化,由此來反映感應(yīng)點的壓力值。即壓力為零時,阻值***大,壓力越大,阻值越小,從而可以反映出兩接觸面間的壓力分布情況。
傳感器內(nèi)部導(dǎo)體的寬度、行距、列距決定了每單位面積內(nèi)傳感點的個數(shù),即間隙分辨率。每個傳感點面積可以小到1. 613 mm2 ,行列距可小到0. 5 mm。不同的傳感器面積和間隙分辨率可滿足各種不同的測量要求。例如,Tekscan 曾提供過面積為1 935 cm2 、傳感點為100 000 個的傳感器; Tekscan 開發(fā)的牙齒咬合力分析系統(tǒng),傳感器面積為25. 8 cm2 ,共有1 500 個傳感點;用于座椅壓力分布研究的傳感器具有4 000 個以上的感應(yīng)點,分辨率為1 個感應(yīng)點/ cm2 。傳感器有不同的形狀和規(guī)格,其壓力測量范圍為0～175 MPa ,精確度為±5 %。
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