測力傳感器主要通過以下方式來測出力值:
基于應變效應原理(應變片式測力傳感器)
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),彈性元件會根據外力的大小和方向產生相應的彈性形變。例如,在柱體彈性元件受到軸向拉力時,它會沿軸向產生伸長變形;受到壓力時則會出現壓縮變形。
應變片電阻變化:應變片通常粘貼在彈性元件的表面特定位置,應變片由具有壓阻特性的材料(如金屬絲或半導體材料等)制成。彈性元件發生形變時,應變片也隨之被拉伸或壓縮,導致其內部的電阻絲長度、橫截面積或者半導體材料的電阻率發生改變,進而使應變片的電阻值發生變化。而且應變片電阻值的變化量與彈性元件的應變程度(也就是所受外力產生的形變量)存在一定的比例關系,即應變效應。
電橋電路轉換與輸出:應變片一般會連接成電橋電路(常用的是惠斯通電橋),當應變片電阻值改變時,電橋電路的平衡狀態被打破,從而產生相應的電壓輸出信號。該電壓信號的大小與應變片電阻變化量相關,也就間接與外力大小相關,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。
基于壓阻效應原理(壓阻式測力傳感器)
彈性元件傳遞應力:外力作用在傳感器的彈性敏感元件上,彈性敏感元件會發生相應的形變,將外力轉化為應力傳遞給內部的壓阻元件。例如在硅膜片式的彈性敏感元件受壓力作用時,膜片產生變形,把壓力以應力形式傳遞到其表面的壓阻元件上。
壓阻元件電阻改變:壓阻元件采用半導體材料制成,當受到應力作用時,由于壓阻效應,其內部的晶體結構發生變化,使得材料的電阻率改變,從而導致壓阻元件的電阻值發生變化。而且電阻值變化量與所受應力大小成一定比例關系。
信號轉換與輸出: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,后續通過信號處理電路對這些信號進行處理,將其轉換為與所測力值相對應的可識別的電信號,最終得出力值的測量結果。
基于壓電效應原理(壓電式測力傳感器)
壓電材料產生電荷: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,根據壓電效應,壓電材料內部的晶格結構會發生變形,使得正負電荷中心相對位移,從而在材料的表面產生極化電荷。并且所產生的電荷量與外力的大小成正比關系。例如,在對石英晶體等壓電材料施加壓力時,就會在其相應的表面出現電荷積累。
電荷測量與轉換: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生的電荷,并將電荷信號轉換為電壓信號,再經過后續的信號處理、放大、濾波等操作,將其轉換為可用于表示力值大小的電信號,進而實現對力值的測量。
- 天津力準智能科技有限公司是專業生產高品質、高精度測力傳感器廠家。主要產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品達千余種,并已獲得多項國家專 利;
- 產品廣泛應用于10多種新型和智能化高端領域,包括工業自動化生產線、3C、新能源、機器人、機械制造、醫療、紡織、汽車、冶金以及交通等領域;
- 產品技術持續創新、新品研發能力強。
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