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在這項(xiàng)研究中，調(diào)節(jié)、平衡和校準(zhǔn)是通過一個(gè)氣動(dòng)裝置進(jìn)行的，氣動(dòng)裝置帶有一個(gè)充滿空氣以施加均勻壓力的聚氨酯內(nèi)膽。該裝置包括一個(gè)模擬壓力表，以監(jiān)測所施加的壓力，一個(gè)撥號閥調(diào)節(jié)器，以應(yīng)用壓力，和一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)壓力調(diào)節(jié)器。使用此設(shè)備的每個(gè)操作可以在幾分鐘內(nèi)完成。
圖3給出了典型傳感器的校準(zhǔn)曲線圖，其中插入曲線圖顯示了不同壓力水平下的響應(yīng)與時(shí)間的關(guān)系。制造商建議的校準(zhǔn)程序是（1）通過加載和卸載三到五次來調(diào)節(jié)傳感器，達(dá)到預(yù)期峰值負(fù)載的120%(2） 在預(yù)期峰值負(fù)荷的中段平衡；以及（3）在一個(gè)（一個(gè)負(fù)載校準(zhǔn)）或兩個(gè)施加壓力（兩個(gè)負(fù)載校準(zhǔn)）下校準(zhǔn)。通常，將校準(zhǔn)壓力保持約1分鐘，或直到使用可視化軟件看到壓力穩(wěn)定為止。
圖3。觸覺壓力傳感器校準(zhǔn)和響應(yīng)與時(shí)間曲線的比較
圖3的插圖顯示了傳感器在五種不同壓力水平下的詳細(xì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。以raw/mm2為單位測量的傳感器對時(shí)間的響應(yīng)是非線性的，并根據(jù)選擇的保持負(fù)載的時(shí)間產(chǎn)生不同的壓力校準(zhǔn)。通常，選擇60到120秒之間的時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，因?yàn)樵谶@段時(shí)間間隔內(nèi)，測量負(fù)載幾乎沒有變化。在這項(xiàng)研究中，人們發(fā)現(xiàn)，傳感器的響應(yīng)是一個(gè)很好的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的蠕變模型負(fù)荷持續(xù)時(shí)間超過120秒。
圖3中繪制了四條校準(zhǔn)曲線，對應(yīng)于四種不同的校準(zhǔn)技術(shù)。根據(jù)制造商的建議確定的一個(gè)負(fù)載和兩個(gè)負(fù)載標(biāo)定的曲線是相對于五個(gè)負(fù)載標(biāo)定繪制的，其中傳感器在五個(gè)不同的壓力水平下進(jìn)行了更嚴(yán)格的標(biāo)定。每次平衡和校準(zhǔn)后，將壓力降至零1小時(shí)以允許松弛，然后加壓至更高，以進(jìn)行下一級平衡和加壓。通過將施加的載荷保持60和120 s來執(zhí)行兩次五次載荷標(biāo)定。
圖3顯示，在95%置信水平下，二負(fù)荷和五負(fù)荷回歸圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)上彼此不可區(qū)分。在所有施加壓力下，尤其是在小于或等于25 kPa的壓力下，單負(fù)載曲線圖高估了一個(gè)負(fù)載壓力，其中一個(gè)負(fù)載壓力可能超過兩個(gè)和五個(gè)負(fù)載校準(zhǔn)壓力25%。
剪切應(yīng)力效應(yīng)
觸覺壓力傳感器僅用于測量法向應(yīng)力。傳感器制造商不提供說明或量化剪切效應(yīng)的方法，用戶手冊通常建議減少或消除傳遞到傳感器的剪切。剪切應(yīng)力會(huì)使傳感器的一片相對于另一片發(fā)生位移，損壞傳感器，并導(dǎo)致法向應(yīng)力讀數(shù)不準(zhǔn)確。
為了評估剪切應(yīng)力對傳感器測量的影響，對傳感器進(jìn)行了直剪試驗(yàn)。在測試之前，對傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)、平衡，然后使用雙負(fù)載方法進(jìn)行校準(zhǔn)。圖4示出了試驗(yàn)裝置的示意圖。直剪試驗(yàn)設(shè)計(jì)用于43至161 kPa的法向應(yīng)力。如圖所示，鐵砝碼懸掛在鋼制吊架上，以向傳感器傳遞法向力。將一個(gè)電動(dòng)或手動(dòng)千斤頂放置在與上部鋼板接觸的位置，并水平移動(dòng)，直到引起移動(dòng)。連續(xù)監(jiān)測千斤頂位移、施加水平力和觸覺壓力傳感器測得的力。
圖4。評估剪切應(yīng)力對觸覺壓力傳感器測量影響的試驗(yàn)裝置示意圖
圖4中的展開圖顯示了被測試的板材和薄板的水平面。在所有情況下，有兩個(gè)12毫米厚的鋁板定位在頂部和底部的層。此外，一塊3毫米厚的氈被放置在底部鋁板上，上面是觸覺壓力傳感器板。水平測試層是指位于觸覺壓力傳感器頂部的水平聚合物板。表1總結(jié)了調(diào)查的不同試驗(yàn)層以及與每個(gè)分層系統(tǒng)相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)量。它還提供了一個(gè)簡短的描述，測量法向力在應(yīng)用剪切。對六種不同的分層體系進(jìn)行了評價(jià)，包括單張低密度聚乙烯（LDPE）、LDPE片材與橡膠片材組合、兩張LDPE片材、兩張LDPE片材與Teflon噴霧潤滑劑中間層、兩張LDPE片材、一張LDPE片材與一張Teflon片材和兩張Teflon片材。
表1。剪切試驗(yàn)結(jié)果匯總
圖5給出了兩層系統(tǒng)的代表性結(jié)果 |
