力傳感器(force sensor)將力的量值轉(zhuǎn)換為相關(guān)電信號的器件。力是引起物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的直接原因。力傳感器能檢測張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變等力學(xué)量。具體的器件有金屬應(yīng)變片、壓力傳感器等,在動(dòng)力設(shè)備、工程機(jī)械、各類工作母機(jī)和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中,成為不可·缺少的核心部件。
力傳感器主要由三個(gè)部分組成:
1——力敏元件(即彈性體,常見的材料有鋁合金,合金鋼和不銹鋼)。
2——轉(zhuǎn)換元件(最為常見的是電阻應(yīng)變片)。
3——電路部分(一般有漆包線,pcb板等)。
力能夠產(chǎn)生多種物理效應(yīng),可采用多種不同的原理和工藝,針對不同的需要設(shè)計(jì)制造力傳感器。力傳感器主要有:
(1)被測力使彈性體(如彈簧、梁、波紋管、膜片等)產(chǎn)生相應(yīng)的位移,通過位移的測量獲得力的信號。
(2)彈性構(gòu)件和應(yīng)變片共同構(gòu)成傳感器,應(yīng)變片牢固粘貼在構(gòu)件表面上。彈性構(gòu)件受力時(shí)產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片電阻值變化(發(fā)生應(yīng)變時(shí),應(yīng)變片幾何形狀和電阻率發(fā)生改變,導(dǎo)致電阻值變化),通過電阻測量獲得力的信號。應(yīng)變片可由金屬箔制成,也可由半導(dǎo)體材料制成。
?。?)利用壓電效應(yīng)測力。通過壓電晶體把力直接轉(zhuǎn)換為置于晶體兩面電極上的電位差。
(4)力引起機(jī)械諧振系統(tǒng)固有頻率變化,通過頻率測量獲取力的相關(guān)信息。
(5)通過電磁力與待測力的平衡,由平衡時(shí)相關(guān)電磁參數(shù)獲得力的信息。
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