吕浩然,赵印明,王敏宁,黎永前

(1.航空工业北京长城计量测试技术研究所,北京 100095；2.西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室,陕西 西安 710072）

0 引言

目前,应用于工程的传感器主要有电阻应变式传感器、压电式力传感器和压阻式力传感器。电阻应变式传感器之中的四柱式电阻应变式力传感器因测量原理的不同,相较其它力学传感器具有优越的静态性能,但动态性能较差。研究与提升四柱式电阻应变式力传感器的动态性能成为其发展与应用中的关键技术问题。

国外对于力传感器动态特性的研究多集中于惯性补偿和滤波消噪方面[1-8],国内则集中在动态测试中的噪声处理、传感器的动态补偿和解耦方面[9-14],力传感器自身结构对固有频率的影响以及改进方法还未形成系统性的研究,四柱式传感器作为一种新式结构的力传感器,相关研究则更少。传感器最重要的动态特性指标是固有频率,它是研究与优化其他动态性能参数的基础。本文对四柱式传感器固有频率进行研究与优化,开展四柱式传感器的固有频率与结构参数的关系分析与研究,提升应变式传感器固有频率,进而提升传感器的动态性能。

1 固有频率理论研究

1.1 固有频率理论

固有频率理论包含两点重要结论[15-17],这两点结论与传感器刚度分布和质量分布结合,是固有频率模型建立的重要理论依据。

1)固有频率是物体的固有属性,由物体自身的性质(如质量、材质等)决定,与外界条件(如受力状态、约束状态以及空间状态等)无关。……