首页 理论教育力传感器及测试力的方法

力传感器及测试力的方法

【摘要】:应变式力传感器 应变式力传感器是目前工程领域广泛应用的传感器,具有性能可靠、工艺性好、成本低廉、精度高、稳定性好、坚固耐用,适用于各种恶劣环境下使用等特点,该类型传感器基于电阻应变效应,将被测量力的变化转换成传感元件电阻值的变化,再经过转换电路变成电信号的输出。按照弹性元件结构、形式和受载性质不同,应变式力传感器有很多种类,如柱式力传感器、环式力传感器、悬臂梁式力传感器等。

1.概述

力是重要的物理量,应力和力的测试广泛应用于机电测控设备中,通过获取力参量,可以分析结构和构件的受力状态,诊断工程结构的健康状况,为验证设计合理性和正确性提供依据。

按照力随时间变化的性质不同,可将力分为静态力和动态力两大类,静态力是指不随时间变化或变化很缓慢的力,动态力是随时间变化显著的力;按照力的作用效果可将力分为拉力、压力、动力、阻力等;按照力的性质可将力分为重力、弹性力、摩擦力、应力、电磁力、惯性力等。

2.力的测量方法

按照力的测量原理,常用的力的测量方法可归纳为:力平衡法、位移法和物理效应法等。在此重点介绍实际工程中普遍应用的电阻应变式、压电式力传感器

(1)应变式力传感器 应变式力传感器是目前工程领域广泛应用的传感器,具有性能可靠、工艺性好、成本低廉、精度高、稳定性好、坚固耐用,适用于各种恶劣环境下使用等特点,该类型传感器基于电阻应变效应,将被测量力的变化转换成传感元件电阻值的变化,再经过转换电路变成电信号的输出。

应变式测力传感器其主要有应变片、弹性元件和测量电路组成。按照弹性元件结构、形式和受载性质不同,应变式力传感器有很多种类,如柱式力传感器、环式力传感器、悬臂梁式力传感器等。

(2)压电式力传感器 压电式力传感器利用压电效应可实现力/电荷之间的变换,直接用于测量力,选择不同切型的压电晶体,按一定的规律组合,便可构成各种类型的测力传感器,既可测单向力,也可测多向力。