测力传感器主要通过以下方式来测出力值:
基于应变效应原理(应变片式测力传感器)
弹性元件受力变形:当外力作用于测力传感器的弹性元件时(比如常见的柱体、梁式、膜片等形状的弹性元件),弹性元件会根据外力的大小和方向产生相应的弹性形变。例如,在柱体弹性元件受到轴向拉力时,它会沿轴向产生伸长变形;受到压力时则会出现压缩变形。
应变片电阻变化:应变片通常粘贴在弹性元件的表面特定位置,应变片由具有压阻特性的材料(如金属丝或半导体材料等)制成。弹性元件发生形变时,应变片也随之被拉伸或压缩,导致其内部的电阻丝长度、横截面积或者半导体材料的电阻率发生改变,进而使应变片的电阻值发生变化。而且应变片电阻值的变化量与弹性元件的应变程度(也就是所受外力产生的形变量)存在一定的比例关系,即应变效应。
电桥电路转换与输出:应变片一般会连接成电桥电路(常用的是惠斯通电桥),当应变片电阻值改变时,电桥电路的平衡状态被打破,从而产生相应的电压输出信号。该电压信号的大小与应变片电阻变化量相关,也就间接与外力大小相关,通过测量电路对这个电压信号进行采集、放大、滤波、线性化等处理后,就能得到对应于所测力值的电信号,进而换算出实际的力值大小。
基于压阻效应原理(压阻式测力传感器)
弹性元件传递应力:外力作用在传感器的弹性敏感元件上,弹性敏感元件会发生相应的形变,将外力转化为应力传递给内部的压阻元件。例如在硅膜片式的弹性敏感元件受压力作用时,膜片产生变形,把压力以应力形式传递到其表面的压阻元件上。
压阻元件电阻改变:压阻元件采用半导体材料制成,当受到应力作用时,由于压阻效应,其内部的晶体结构发生变化,使得材料的电阻率改变,从而导致压阻元件的电阻值发生变化。而且电阻值变化量与所受应力大小成一定比例关系。
信号转换与输出:同样,压阻元件连接在测量电路(如电桥电路)中,电阻变化会引起电桥电路输出电压或电流信号的改变,后续通过信号处理电路对这些信号进行处理,将其转换为与所测力值相对应的可识别的电信号,最终得出力值的测量结果。
基于压电效应原理(压电式测力传感器)
压电材料产生电荷:压电式测力传感器的核心是压电材料,当外力作用于压电材料时,根据压电效应,压电材料内部的晶格结构会发生变形,使得正负电荷中心相对位移,从而在材料的表面产生极化电荷。并且所产生的电荷量与外力的大小成正比关系。例如,在对石英晶体等压电材料施加压力时,就会在其相应的表面出现电荷积累。
电荷测量与转换:通过配套的电荷放大器等测量电路来收集压电材料表面产生的电荷,并将电荷信号转换为电压信号,再经过后续的信号处理、放大、滤波等操作,将其转换为可用于表示力值大小的电信号,进而实现对力值的测量。
- 天津力准智能科技有限公司是专业生产高品质、高精度测力传感器厂家。主要产品有微型拉压力传感器、拉杆式拉压传感器、S型拉压力传感器、环形传感器、柱式传感器、轴销类传感器、称重类传感器、多轴力传感器、扭矩传感器、微型位移传感器、压力变送器(液压传感器)、变送器/放大器、控制仪表、以及手持仪等力控产品达千余种,并已获得多项国家专 利;
- 产品广泛应用于10多种新型和智能化高端领域,包括工业自动化生产线、3C、新能源、机器人、机械制造、医疗、纺织、汽车、冶金以及交通等领域;
- 产品技术持续创新、新品研发能力强。
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