기존 측력 센서가 고온 작업 환경에서 동적 힘 측정 시 정확도 부족과 고온 안정성 저하 문제를 보완하기 위해 상온부터 350 ℃까지 중고온 조건에 적합하며 우수한 동적 응답성을 갖춘 신형 압전식 힘 센서를 개발하였으며, 단일 인자 민감도 분석-비선형 회귀 모델링-러브 이볼루션 알고리즘 매개변수 최적화를 결합한 센서 설계 방법을 제안하였다. 기구론적 모델링 방법을 통해 센서 질량-강성-감쇠 집중 파라미터 동역학 모델을 구축하였고, 제어 변수법으로 고유 진동수에 영향을 미치는 5가지 핵심 파라미터를 선별하였으며, 단계별 회귀법을 통해 상호 작용 항과 고차 항을 포함한 고정밀 비선형 회귀 모델을 구축하였다. 고유 진동수를 최대화하는 것을 최적화 목표로 러브 이볼루션 알고리즘을 적용하여 센서 구조 최적화를 완료하였다. 고온 동적 성능 시험 시스템을 구축하여 개발된 센서의 고온 동적 성능을 실험적으로 검증하였다. 결과에 따르면 개발된 센서의 비선형도는 1.07%, 반복성 오차는 1.37%, 사전 설정 온도 범위 내에서 동적 감도는 30.33 pC/N 이상으로 안정적으로 유지되었으며, 온도 드리프트 계수는 -0.014%/℃에 불과하였다. 본 연구 결과는 고온 작업 환경용 압전식 힘 센서의 구조 설계 및 매개변수 최적화에 이론적 참고 자료를 제공할 수 있다.

고온; 압전식 힘 센서; 러브 이볼루션 알고리즘; 동적 힘 검출; 구조 최적화