形构造。这样的力传递装置的各种示例例如将至少参考2012年9月27日提交的名称为“Mechanically Coupled Force Sensor on Flexible Platform AssemblyStructure”的美国专利申请13/628，673的图1至2被示出和表现，该专利申请的全部公开内容通过参考被纳入到本文中。
[0035]在说明性实施例中，力传感装置包括力测量系统，该系统包括压敏电阻力传感器，该压敏电阻力传感器响应于指向朝向压敏电阻力传感器的底界面的力而产生电信号。在一些实施例中，力测量系统包括力传递构件，响应于指向朝向力传递构件的外表面的外施加力，该力传递构件将力指向朝向压敏电阻力传感器的底界面。在一些实施例中，力测量系统包括预加载施力器，该预加载施力器把预定力指向朝向压敏电阻力传感器的底界面，该预定力与施加力相加以产生指向朝向压敏电阻力传感器的底界面的总施加力。在示例性实施例中，当总施加力大于预定力并小于最大施加力时，力传感芯片响应于总施加力大体线性地产生电信号。在一些实施例中，在零和预定力之间的施加力范围上，电信号非线性地响应于总施加力。
[0036]在说明性实施例中，力传感装置包括封装基体，该封装基体在顶表面上具有多个芯片连接垫。在一些实施例中，力传感装置包括压敏电阻力传感芯片，该芯片具有薄中心区和多个电互连件，每个电互连件都电连接到封装基体的顶表面上的多个连接垫中的一个。在一些实施例中，力传感装置包括与力传感芯片的薄中心区机械接触的力传递构件，其中，响应于指向经过力传递构件并朝向力传感芯片的施加力，力传感芯片的薄中心区可以朝向基体的顶表面弹性地偏离。在示例性实施例中，响应于指向经过力传递构件并朝向力传感芯片的施加力，力传感芯片可产生电信号。在一些实施例中，响应性的电信号可具有大体线性区和非线性区，其中，当施加力大于或等于区分力时，响应性的电信号处于大体线性区；当施加力小于该区分力时，响应性的电信号处于非线性区。在一些实施例中，力传感装置包括施力器，该施力器可施加指向朝向力传感芯片的预定力。在示例性实施例中，预定力可大于或近似等于区分力。
[0037]在说明性实施例中，力测量系统包括具有中心区的力传感器。在一些实施例中，力测量系统可包括与力传感器的中心区机械接触的力联接构件，其中，力传感器的中心区响应于施加到力传递构件并指向朝向力传感器的力而偏离。在一些实施例中，力测量系统可包括预加载施力器，该预加载施力器将预定预加载力指向朝向力传感器的中心区。在一些示例中，预定预加载力可与外施加力相加以产生指向朝向压敏电阻力传感器的总施加力。在各种实施例中，当外施加力大于零并小于最大外施加力时，电信号可大体线性地响应于外施加力。在示例性实施例中，在零和预定预加载力之间的总施加力范围上，电信号可非线性地响应于总施加力。
[0038]在说明性实施例中，用于施加朝向指向力传感器中心区的预定预加载力的装置可包括弹簧。在一些实施例中，弹簧可施加力在力传递构件上，该力可指向朝向中心区。在一些示例中，用于施加预定力的手段可包括通过壳体保持预加载构件，该保持提供了指向朝向中心区的力。在一些实施例中，胶体的流体压力可例如将预加载力施加至中心区。
[0039]已经描述了一些实施方式。然而将要理解到的是，可以进行各种修改。例如，如果所公开的技术的步骤以不同顺序被执行，或者如果所公开的系统的部件以不同的方式被组合，或者如果所述部件被补充了其他部件，则可能实现有利的结果。相应地，其它实施方式落入所附权利要求的范围中。
【主权项】
1.一种力传感装置，所述力传感装置包括: 封装基体(410)，所述封装基体(410)在顶表面上具有多个芯片连接垫， 压敏电阻力传感芯片(405)，所述力传感芯片(405)具有薄中心区(430)和多个电互连件，每个所述电互连件都电连接到所述封装基体(410)的顶表面上的多个连接垫中的一个， 力传递构件(445 )，所述力传递构件(445 )与所述力传感芯片的所述薄中心区(430 )机械接触，其中，响应于指向经过所述力传递构件(445)并朝向所述力传感芯片(405)的施加力，所述力传感芯片(405 )的所述薄中心区(430 )朝向所述封装基体(410)的所述顶表面弹性地偏离，其中，响应于指向经过所述力传递构件(445)并朝向所述力传感芯片(405)的所述施加力，所述力传感芯片(405)产生电信号，该响应性的电信号具有大体线性区和非线性区，其中，当所述施加力大于或等于区分力时，该响应性的电信号处于大体线性区，并且当所述施加力小于所述区分力时，该响应性的电信号处于非线性区；以及 施力器(490)，所述施力器(490)施加指向朝向所述力传感芯片(405)的预定力，所述预定力大于或近似等于所述区分力。
2.如权利要求1所述的力传感装置，还包括机械联接至所述封装基体(410)的壳体(470)，所述壳体(470)具有孔(450)，所述力传递构件(445)的外部分突出穿过所述孔(450),所述壳体(470)和所述封装基体(410)组合以形成腔(220)，所述力传感芯片(405)、所述力传递构件的内部分和所述施力器(490)存在于所述腔(220)中。
3.如权利要求1所述的力传感装置，其中，所述施力器包括弹簧(310)。
4.如权利要求1所述的力传感装置，其中，所述力传递构件包括胶体(215)。
5.如权利要求1所述的力传感装置，其中，所述预定力近似等于所述区分力。
6.一种力测量系统，所述力测量系统包括: 力传感器(405 )，所述力传感器(405 )具有中心区(430 ); 力联接构件(445)，所述力联接构件(445)与所述力传感器(405)的所述中心区(430)机械接触，其中，所述力传感器(405)的所述中心区(430)响应于施加到所述力传递构件(445)并指向朝向所述力传感器(405)的力而偏离；以及， 预加载施力器(490)，所述预加载施力器(490)将预定预加载力指向朝向所述力传感器(405)的所述中心区(430)，所述预定预加载力与外施加力相加以产生指向朝向所述力传感器(405)的总施加力， 其中，当外施加力大于零并小于最大外施加力时，所述电信号大体线性地响应于所述外施加力， 其中，在零和所述预定预加载力之间的总施加力范围上，所述电信号非线性地响应于总施加力。
7.如权利要求6所述的力传感装置，其中，所述力传感器(405)包括压敏电阻力传感芯片。
8.如权利要求6所述的力传感装置，还包括信号调节电路。
9.如权利要求6所述的力传感装置，还包括壳体(470)，所述壳体(470 )具有孔(450 )，所述力联接构件(445)的外部分突出穿过所述孔(450)。
10.如权利要求6所述的力传感装置，其中，所述力联接构件包括球轴承(445)。
11.如权利要求6所述的力传感装置，其中，所述力联接构件包括胶体(215)。
12.如权利要求6所述的力传感装置，其中，所述预加载施力器包括弹簧(310)。
13.如权利要求9所述的力传感装置，其中，所述预加载施力器包括所述壳体的加载部分(240)。
14.如权利要求6所述的力传感装置，其中，在特定工作力范围上，对于外施加力的电信号响应的最大偏差幅度与电信号和外施加力之间的直线拟合的最大偏差幅度的不同小于 0.5%ο
15.如权利要求6所述的力传感装置，其中，电信号响应至对于外施加力的电信号响应的线性拟合的最大偏差在对于特定全标度外施加力的电信号响应的-0.5%和0.5%之间。
【专利摘要】本发明涉及使用整体力偏压以便改进线性的力传感器。设备和相关的方法涉及预加载力传感器，预加载力大于力阈值，该力阈值把传感器工作的非线性响应区与传感器工作的大体线性响应区分开。在说明性实施例中，总施加力包括预加载力和外施加力，预加载力被如此预定，使得对于正的外施加力，电信号响应是大体线性的，外施加力在与预加载力相加时不会超过最大力。在一些实施例中，外施加力可经由力传递构件被传递至力传感芯片。在示例性实施例中，具有预定弹簧系数的弹簧可施加预定预加载力至力传递构件。在示例性实施例中，可简单地通过使用增益和偏差修正来校准外施加正向力。
【IPC分类】G01L19-06, G01L9-02
【公开号】CN104634500
【申请号】CN201410638343
【发明人】A. 瓦德 R., 本特利 I., D. 佩奇 J., F. 里克斯 L.
【申请人】霍尼韦尔国际公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年11月13日
【公告号】US9052246, US20150128729