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由于其結構和材料性能的限制。剪切應力可能導致聚合物板之間的相對滑移，從而在記錄電壓下產生擾動。傳感器內的聚合物具有粘彈性特性，需要了解測量的校準和解釋時變響應。
本文通過室內試驗，闡明了外剪蠕變對傳感器性能的影響。研究了各種減小剪切效應的方法，提出了一種將傳感器與外界剪切效應隔離的方法。研究了傳感器響應的時間依賴特性，提出了一種考慮時間依賴性的測量過程。將地面大水平移動引起的全尺寸管道的垂直加載和卸載響應和側向載荷的觸覺壓力傳感器測量與獨立的載荷測量進行了比較。采用觸覺壓力傳感器，對大側向土運動管道的正應力分布進行了研究。
觸覺壓力傳感器
傳感器依賴于電阻或電容對施加負載的變化。這些傳感器可從各種制造商（例如壓力剖面系統公司、傳感器產品公司和Tekscan，Inc.）獲得，尺寸和形狀各異，傳感器密度為0.3至200/cm2以上。
本研究采用Tekscan公司生產的觸覺壓力傳感器。傳感器系統的示意圖如圖1所示。觸覺壓力傳感器由兩塊0.1毫米厚的聚合物板組成，內部的相對面包含一排排和一列阻性油墨。在測量施加力的網格點或傳感器處，墨的行和列重疊。圖2是觸覺壓力傳感器（Tekscan型號5315）的照片。傳感器片測量622 X 530 mm，傳感區(qū)域尺寸為488 X 427 mm。傳感器包含48列42行，導致2016年傳感器在每個方向的中心間距為10 mm。它使用專有的硬件和軟件記錄、轉換和顯示傳感器讀數。
圖1。觸覺壓力傳感器測量系統示意圖
圖4a
圖2。觸覺壓力傳感器照片
當向傳感器施加正常壓力時，按順序讀取負載傳感器處電阻的變化。電阻變化被測量為模擬電壓，然后轉換為8位數字，該數字數字被傳輸到數據采集板。專有軟件根據傳感器校準將數字轉換為壓力。結果的數字數組被轉換為著色的壓力分布。
傳感器校準
本研究中使用的傳感器在使用前需要調節(jié)、平衡和校準。調節(jié)包括將傳感器加載到預期試驗負載或以上的水平幾次。它減少了傳感器讀數中的漂移和滯后的大小，并提高了重復性。通常，調節(jié)負荷是作為均勻壓力施加在氣動或靜液壓裝置上。
在條件調節(jié)后，進行平衡。平衡包括在傳感器的整個活動區(qū)域施加均勻的壓力。軟件確定每個傳感器的增益或比例因數，使該傳感器的數字輸出等于所有加載傳感器的平均數字輸出。原始輸出較低的傳感器增益增加，而原始輸出較高的傳感器增益降低。這種平衡補償了傳感器制造或重復使用傳感器時傳感器之間靈敏度的差異。平衡可以使用單負載或多負載應用程序執(zhí)行。
平衡完成后，執(zhí)行傳感器校準。校準期間，將均勻壓力施加到傳感器上，從而導致負載傳感器電阻發(fā)生變化。校準期間，傳感器的模擬讀數轉換為數字值，稱為raw（原始傳感器數據單元）。然后，該值將根據施加壓力的大小與工程單位相關聯。
傳感器通常使用一個或兩個負載校準進行校準。在一次負載校準期間，假設傳感器在零施加負載下輸出為零。然后，將已知負載施加到傳感器上，以獲得單個標定點。通過將零點連接到傳感器輸出與負載圖上的校準點，獲得校準線。兩個負載校準使用初始負載和第二個更高的負載。然后使用冪律方程連接校準點。
本研究采用充氣裝置，內部裝有聚氨酯膀胱，充氣均勻壓力機，進行調節(jié)、平衡和校準 |
