的方向或如示出在讨论下面的附图中的方向。这些相对术语是为了方便描述，且不要求在特定的方向上构造或操作该装置。关于例如“连接”与“相互连接”的附接、联接以及类似的术语，除非以其它方式明确描述，否则是指结构直接地或通过中间结构间接地固定或附接至彼此的关系，以及可移动的或刚性的附接或关系。
[0041]本发明公开了一种可逆力测量设备，该设备可以包括至少一个腔，其中，当载荷被施加至该设备时，载荷导致至少一个腔的可逆体积变化，这种变化导致指示材料在该至少一个腔中移动或移出该至少一个腔，以指示所施加的载荷的大小和/或方向。可逆体积变化指当力反向时且当载荷被移除，该腔恢复至其原始形状时，该至少一个腔逆转其在体积上的变化的能力。本申请涉及可以连续地测量力的变化的力测量设备。例如，当载荷增加或减少百分之十时，该力测量设备可以指示这种百分之十的变化。
[0042]图1是可逆力测量设备100的实施方案的透视图，其中，该设备是圆形形状，且可以包括至少一个腔103、至少一个载荷接收区域101(背面)，以及至少一个指示材料102(未示出在图1中)；其中，当力被施加至该至少一个载荷接收区域时，该至少一个腔的体积变化，其中，当腔的体积变化时，指示材料102在该至少一个腔103中移动或移出该至少一个腔103，以指示所施加的载荷的大小和/或方向。该至少一个载荷接收区域101可以在力测量设备100的任一表面或者两个表面上。所施加的力可以被同步施加至顶部表面和底部表面。
[0043]图2是圆形形状的力测量设备100的剖视图。如图2所示，在腔壁104之间存在至少一个腔103。在该实施方案中，腔壁104是布置为同心柱的压缩泊松柱。腔壁104被紧密地间隔开以最小化腔103的体积，且因此最大化力测量设备100的强度。当更多的腔103与腔壁被装配至圆形形状的力测量设备100中时，每个腔的高度与宽度的比率变得更大，这种变大通过允许更多的泊松运动(避免更多的约束泊松)来增加设备100的灵敏度，在相同的载荷下更多的泊松运动增加在腔体积上的变化。
[0044]图3是如何将压缩载荷施加至力测量设备100的图示。压缩载荷可以被施加至力测量设备100上的一个或多个载荷接收区域101。在图中示出的实施方案中，可以从力测量设备100的顶部和底部施加压缩载荷。
[0045]图4是压缩载荷如何导致该至少一个腔103变化体积的图示。当载荷被至少一个载荷接收区域101接收时，力接着被传递至至少一个腔壁104。该至少一个腔壁104由至少一个压缩泊松柱制成，至少一个腔壁根据所施加的载荷所产生的泊松效应改变形状。在该图中，在顶部和底部上所施加的力的方向由最大的箭头示出。更小的箭头指示压缩泊松柱的高度与宽度的变化。如所示的，由于压缩载荷，该至少一个腔壁104的高度变得更短，且由于泊松应变，该至少一个腔壁104变得更宽。结果，由于该至少一个腔壁104之间的空间被该至少一个腔壁104在横向方向上的扩张占据，该至少一个腔103的体积减少。因此，一定量的至少一个指示材料102从该至少一个腔103挤出。不同的压缩载荷将导致在腔壁104中产生不同的泊松效应，因此在腔103中产生不同的体积变化。因此，从该腔挤出的指示材料102的量是施加至载荷接收区域101的压缩载荷的量的指示。通过观察从该至少一个腔103挤出的该至少一个指示材料102的量，因此可以计算施加至设备100的力。
[0046]图5与图6是力测量设备100的一个实施方案的内部结构的透视图。在该实施方案中，力测量设备100具有通过其可以方便地观察从该至少一个腔103挤出的指示材料102的机构。在该实施方案中，力测量设备100还可以包括至少一个指示管道105、至少一个指示孔106、至少一个指示通道107以及至少一个通道盖，其中，该至少一个通道盖的位置108被示出，但没有示出盖本身。在具有多个腔103的实施方案中，需要至少一个指示管道105以将腔103连接在一起。指示管道105用作指示材料102从设备100中的所有腔103行进至设备100的外部的共同通道。指示管道105还将用作指示材料102行进返回至腔103内的共同通道。需要至少一个指示孔106以用于指示材料102退出力测量设备100的内部。在该实施方案中，指示孔106设置于设备100的外表面上。指示管道105的一端连接至指示孔106。在该实施方案中，指示孔106连接至外表面上的指示通道107，其中，该至少一个通道盖108(盖的位置被示出，但盖本身未示出)由透明或半透明材料制成，覆盖且密封该至少一个指示通道107。该透明或半透明盖允许观察者观察由于压缩载荷导致的从设备100挤出的指示材料102的量。
[0047]图7显示出设备100的实施方案，其中，该至少一个腔103还可以包括管109。在该实施方案中，该至少一个腔103被设计成为由弹性材料制成的管109腾出空间，以将该管插入至该至少一个腔103中。管109将密封该至少一个指示材料102。当腔103在体积上减少或增加时，管109将被更多或更少地挤压，导致管109的内部体积102随着管109收缩或扩张，因此管内的指示材料102将在管109中移动或移出管109。
[0048]图8与图9示出该设备的另外两个实施方案，其中，设备100是矩形形状，且该至少一个腔103由方柱104构造而成。图8示出其中柱104是方形的且在这些方柱中间具有至少一个腔103的实施方案。图9示出另一个实施方案，其中，压缩泊松柱交织在该两部分之间，且当该部分组装在一起时形成为所有泊松柱。图9示出该设备的这个实施方案的一小部分的分解图，其中，设备100构造成具有彼此配合的上部部分和下部部分。该图仅示出最后设备100的一小部分。示出的每个部分具有两个压缩泊松柱(柱通常称为腔壁104)，使得当顶部部分与底部部分被组装在一起时，结果是得到四个压缩泊松柱104，其中，该至少一个腔103由这些柱之间的空间形成，且这些柱周围的另外的部分未示出。
[0049]图8与图9的实施方案具有在两个维度上降低约束泊松表面的优点。在图1示出的实施方案中，腔壁104的泊松变化仅在一个方向上。在图8与图9的实施方案中，腔壁104的泊松变化可以发生在X方向与Y方向两者上。这将允许在相同的施加力下，在腔103的体积上的变化增加，因此使得力测量设备10更加精确。
[0050]图10与图11示出设备100的另外两个非常类似的实施方案，其中，该力测量设备100可以包括至少一个腔203、至少一个载荷接收区域201以及至少一个指示材料202。该至少一个载荷接收区域201可以通过紧固件207的移动而变形。紧固件207可以是螺栓头、螺母、双头螺栓、铆钉等。示出在这些图中的紧固件207是螺栓头。该至少一个载荷接收区域201的变形导致在该至少一个腔203的体积上的变化。在该至少一个腔203的体积上的变化导致指示材料202在该至少一个腔203中移动且移出至少一个腔203以指示所施加的载荷的大小和/或方向。图11的至少一个载荷接收区域被成形为不同于图10的至少一个载荷接收区域以增加灵敏度。
[0051]在图10与图11的实施方案中，设备100比示出在图1至图9中的实施方案更加灵敏，且设备100可以用于测量更低的载荷。在这些实施方案中，设备100不使用压缩应变或泊松应变作为用于改变腔203的体积的主要变形。腔壁204的上表面的弯曲被用于减少腔203中的体积，且从该至少一个腔203将至少一个指示材料2