计量测试与检定维应变式位移测振传感器机械结构的设计王新。余晓芬(合肥丁业大学仪器科学与光电工程学院，合肥230009)［摘要］应变式传感器由于自身具有的灵敏度、测量将度和可靠性高、动态响应快、抗T扰性强等特性，已经在很多领域广泛应用。文章屮设计的三维位移振动传感器采用的是半导体应变式，在机械结构上架构了测駅三维振动的空间休系，其对称型机构能消除部分误差，4要应用在测量微振动和低频振动上，而H.在微型化方面取得了很大的进步。［关键词］三维测振：应变式；微型式；微振动［中图分类号1TH82［文献标识码］B［文章编号］1002—1T83(2007)03—0001—03McchanicalStructureDesignofStrainSensorforMeasurementofTridimensiOnalVibrationWANGXin.YUXiao—fen(SchoolofInstrumentationandOptoelectronicEngineering,HeUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract：Owingtohighsensitivity,measuringaccuracyandrehability,fastdynamicresponse,andstronganti—jammingofstrainsensor,ithasbeenwidelyappliedinmanyfields・Threedimensionalsemiconductorstraindisplacementvibrationsensorwasdesigned・InMechanicalstructure,spacesystemformeasurementofthree-coordinatevibrationwasconstructed・Someer—rotscanbeeliminatedbecauseofitssyinmetricalmechanism・ItismainlyappliedinmeasurementofmicroVibrationandlow-frequencyvibration・laigeprogresshasbeengotteninmicrominiaturigation・Keywords：measurementofthreedimensionalvibration；strain；micrOminturigation：microvibration科技的不断进步伴随着人们対科技产品的粘密度要求越來越高，同时对微工作台及精密加工的要求越来越髙，但在实际加工的过程中，虽然能够隔离高频信号，而对低频信号却无法冇效地抑制，因为在加工过程中无法准确地测得低频信号。本文中设计的传感器就是针対这个方而应川的。现在测量一维振动的传感器很多，采用的方式也很多，但是应用在微振动和低频振动的却比较少，而测量三维振动的传感器就更不多了。现有的测量三维瞬间振动和低频振动的测振仪，主要应用在傑破测试方面，而测三维加速度的传感器，测量和记录三个方面的冲击振动，主要运用在公路运输和货物运输等方面。这些三维测振传感器主要是压电式，测髙频振动和瞬间冲击的效果很好，但在测微振动方面效果就很差，上文中得到的传感器所能测的最小振幅才1.6mm,而且相对來说体积又比较大，差不多有lin,几千克重，因此就不能对微振动方面进行测量。木文所设计的三维振动位移传感器釆用的是半导体应变式，因为半导体应变片作为力敏器件的一种，莫口身具有灵敏度高、动态响应快、测量粘度高、稳定性好、功耗低、寿命长、抗干扰性强、可靠性高等优点，能有效地测量微振动和低幅振动，而且体积比较小，小于0.3m3,基本上实现了微型化，可以应用在一些需耍测量三维振动的微工作台和精密加工等方面［。1传感器机械结构上的设计在机械结构的空间设计上，三维互相对称的结构保证了三维测量的情况尽量接近12J。其结构如图1所示。在设计中，主要考虑了以下几个方面：一是振子的平衡问题；二是振了的振动特性；三是如何能同时测量三个方向上的振动情况而各个方向却互不影响；四是片赞以及弹赞对振子的影响。振子的平衡采用了［收稿口期］2006—12—10［作者简介］王新（1981—），男，安徽黄山人，硕士研究生，毕业于合肥工业大学，研究方向为和密仪器和机械。工业计量2007年第17卷第3期・1・维普资讯http://www.cqvip.com计量测试与检定三组弹簧也就是每一维方向上两个弹簧来支撑，前后左右的四个弹簧无论长度与粗细都是一样的，上下两个弹簧长度不同，但粗细也就是倔强系数是相同的。这三组弹簧对振子起到支撑作用的主要是上下两个弹簧，前麻左右四个是保持其振动的平衡性，还可以通过调节螺栓1（每个方向上都有2个）來保证振子处于某个平衡的位置。这三组弹赞成对称结构分布还可以使振子特性是一个简谐振动，对于理论分析和实际测量计算有很人的帮助。由于耍同时测量三个方向的振动情况，就要保证振子作口由振动的吋候不...