雙向拉壓傳感器的原理主要基于彈性體的形變、物理特性變化以及電信號(hào)轉(zhuǎn)換,具體如下:
彈性體形變:雙向拉壓傳感器通常包含一個(gè)彈性體。當(dāng)受到外力作用時(shí),無論是拉力還是壓力,彈性體都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彈性形變。彈性體一般采用優(yōu)質(zhì)合金等材料制成,具備高強(qiáng)度、高剛性和高耐久性等特點(diǎn),能夠保證在承受拉壓力時(shí),按照一定的規(guī)律產(chǎn)生可恢復(fù)的形變。
物理特性變化:在彈性體發(fā)生形變的同時(shí),會(huì)引起與其相關(guān)的物理特性發(fā)生改變,常見的有電阻、電容或壓電效應(yīng)等的變化。比如,在應(yīng)變式雙向拉壓傳感器中,當(dāng)彈性體變形時(shí),粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片也會(huì)隨之變形,從而導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。在電容式雙向拉壓傳感器中,彈性體的形變會(huì)使傳感器內(nèi)部的電容極板間距或面積發(fā)生改變,進(jìn)而引起電容值的變化。而對于基于壓電效應(yīng)的雙向拉壓傳感器,某些壓電材料在受到拉力或壓力時(shí),會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷,形成與外力相關(guān)的電場。
電信號(hào)轉(zhuǎn)換:測量電路負(fù)責(zé)將物理特性的變化轉(zhuǎn)換為可讀取的電信號(hào)。以應(yīng)變式為例,通常會(huì)采用惠斯通電橋電路?;菟雇姌蛴伤膫€(gè)電阻組成,當(dāng)電阻應(yīng)變片的電阻值因外力作用發(fā)生變化時(shí),電橋的平衡被打破,從而輸出一個(gè)與電阻變化相對應(yīng)的電壓信號(hào)。電容式雙向拉壓傳感器則通過電容測量電路,將電容的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)?;趬弘娦?yīng)的傳感器,會(huì)利用電荷放大器等電路,將壓電材料產(chǎn)生的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)輸出,且該電信號(hào)與所施加的拉壓力大小呈精確的比例關(guān)系。
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