測力傳感器主要通過以下方式來測出力值:
基于應(yīng)變效應(yīng)原理(應(yīng)變片式測力傳感器)
彈性元件受力變形:當外力作用于測力傳感器的彈性元件時(比如常見的柱體、梁式、膜片等形狀的彈性元件),彈性元件會根據(jù)外力的大小和方向產(chǎn)生相應(yīng)的彈性形變。例如,在柱體彈性元件受到軸向拉力時,它會沿軸向產(chǎn)生伸長變形;受到壓力時則會出現(xiàn)壓縮變形。
應(yīng)變片電阻變化:應(yīng)變片通常粘貼在彈性元件的表面特定位置,應(yīng)變片由具有壓阻特性的材料(如金屬絲或半導(dǎo)體材料等)制成。彈性元件發(fā)生形變時,應(yīng)變片也隨之被拉伸或壓縮,導(dǎo)致其內(nèi)部的電阻絲長度、橫截面積或者半導(dǎo)體材料的電阻率發(fā)生改變,進而使應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化。而且應(yīng)變片電阻值的變化量與彈性元件的應(yīng)變程度(也就是所受外力產(chǎn)生的形變量)存在一定的比例關(guān)系,即應(yīng)變效應(yīng)。
電橋電路轉(zhuǎn)換與輸出:應(yīng)變片一般會連接成電橋電路(常用的是惠斯通電橋),當應(yīng)變片電阻值改變時,電橋電路的平衡狀態(tài)被打破,從而產(chǎn)生相應(yīng)的電壓輸出信號。該電壓信號的大小與應(yīng)變片電阻變化量相關(guān),也就間接與外力大小相關(guān),通過測量電路對這個電壓信號進行采集、放大、濾波、線性化等處理后,就能得到對應(yīng)于所測力值的電信號,進而換算出實際的力值大小。
基于壓阻效應(yīng)原理(壓阻式測力傳感器)
彈性元件傳遞應(yīng)力:外力作用在傳感器的彈性敏感元件上,彈性敏感元件會發(fā)生相應(yīng)的形變,將外力轉(zhuǎn)化為應(yīng)力傳遞給內(nèi)部的壓阻元件。例如在硅膜片式的彈性敏感元件受壓力作用時,膜片產(chǎn)生變形,把壓力以應(yīng)力形式傳遞到其表面的壓阻元件上。
壓阻元件電阻改變:壓阻元件采用半導(dǎo)體材料制成,當受到應(yīng)力作用時,由于壓阻效應(yīng),其內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使得材料的電阻率改變,從而導(dǎo)致壓阻元件的電阻值發(fā)生變化。而且電阻值變化量與所受應(yīng)力大小成一定比例關(guān)系。
信號轉(zhuǎn)換與輸出:同樣,壓阻元件連接在測量電路(如電橋電路)中,電阻變化會引起電橋電路輸出電壓或電流信號的改變,后續(xù)通過信號處理電路對這些信號進行處理,將其轉(zhuǎn)換為與所測力值相對應(yīng)的可識別的電信號,最終得出力值的測量結(jié)果。
基于壓電效應(yīng)原理(壓電式測力傳感器)
壓電材料產(chǎn)生電荷:壓電式測力傳感器的核心是壓電材料,當外力作用于壓電材料時,根據(jù)壓電效應(yīng),壓電材料內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)會發(fā)生變形,使得正負電荷中心相對位移,從而在材料的表面產(chǎn)生極化電荷。并且所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比關(guān)系。例如,在對石英晶體等壓電材料施加壓力時,就會在其相應(yīng)的表面出現(xiàn)電荷積累。
電荷測量與轉(zhuǎn)換:通過配套的電荷放大器等測量電路來收集壓電材料表面產(chǎn)生的電荷,并將電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,再經(jīng)過后續(xù)的信號處理、放大、濾波等操作,將其轉(zhuǎn)換為可用于表示力值大小的電信號,進而實現(xiàn)對力值的測量。
- 天津力準智能科技有限公司是專業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度測力傳感器廠家。主要產(chǎn)品有微型拉壓力傳感器、拉桿式拉壓傳感器、S型拉壓力傳感器、環(huán)形傳感器、柱式傳感器、軸銷類傳感器、稱重類傳感器、多軸力傳感器、扭矩傳感器、微型位移傳感器、壓力變送器(液壓傳感器)、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達千余種,并已獲得多項國家專 利;
- 產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于10多種新型和智能化高端領(lǐng)域,包括工業(yè)自動化生產(chǎn)線、3C、新能源、機器人、機械制造、醫(yī)療、紡織、汽車、冶金以及交通等領(lǐng)域;
- 產(chǎn)品技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新、新品研發(fā)能力強。
- 天津力準智能科技有限公司是專業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度測力傳感器廠家。主要產(chǎn)品有微型壓式傳感器、拉壓式柱式傳感器、螺桿拉壓式傳感器、S型拉壓力傳感器、軸銷傳感器、稱重測力傳感器、多維力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器(液壓傳感器)、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達百余種,并已獲得多項國家知識產(chǎn)權(quán);
- 產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于10多種新型和智能化高端領(lǐng)域,包括工業(yè)自動化生產(chǎn)線、3C、新能源、機器人、機械制造、醫(yī)療、紡織、汽車、冶金以及交通等領(lǐng)域;
- 產(chǎn)品技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新、新品研發(fā)能力強。