朱坚民， 黄之文， 李海伟， 翟东婷， 王 军

（上海理工大学机械工程学院，上海 200093）

骨折创伤断面微型二维力传感器研制

朱坚民， 黄之文， 李海伟， 翟东婷， 王 军

（上海理工大学机械工程学院，上海 200093）

针对骨折创伤断面轴向压力和径向剪切力的实时精确测量要求，设计了基于E型圆膜片式结构弹性体的微型二维力传感器，建立了传感器弹性体应变的理论分析模型。根据理论分析模型对传感器弹性体的主要结构尺寸进行了优化，设计了弹性体上应变片的贴片位置和组桥方式。对传感器进行了标定实验，获得了标定数据。标定实验结果表明：传感器灵敏度为2.9MPa／N，轴向力满量程非线性误差为1.1783%，径向力满量程非线性误差为1.0416%。

计量学；二维力传感器；骨折创伤；应变分析；弹性体；标定

1 引 言

给予骨折创伤断面合理的刺激力可以促进骨骼的生长，提高骨折愈合的速度及质量［1］。目前应用于骨折临床治疗的各种类型的固定器都可对骨折端施加刺激力，但对于施加于骨折创伤断面的力的大小和方向均无法获知，依赖于手术医生的感觉。另外，由于固定器本身所存在的加工误差和安装误差，骨折愈合过程中的创伤断面处于由轴向压力和径向剪切力构成的二向应力状态。适宜的轴向压力能促进骨骼的生长，而径向剪切力会破坏骨桥的搭接，延迟骨折愈合时间，甚至会引起骨折治疗的失败［2］。在骨骼力传感器的研究方面，文献［3］采用空心圆柱形航空铝外……