分析力傳感器的組成分類和應(yīng)用原理

分析力傳感器的組成分類和應(yīng)用原理。

力傳感器是什么？

力傳感器(forcesensor)將力值轉(zhuǎn)換成相關(guān)電信號的裝置。力是物質(zhì)運動變化的直接原因。力傳感器可以檢測張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變。具體設(shè)備包括金屬應(yīng)變片、壓力傳感器等。，已成為動力設(shè)備、工程機械、各種工作母機和工業(yè)自動化系統(tǒng)中不可或缺的核心部件。

力傳感器。

力傳感器主要由三部分組成：

1-力敏元件(即彈性體，常見材料有鋁合金、合金鋼和不銹鋼)。

2-轉(zhuǎn)換元件(最常見的是電阻應(yīng)變片)。

電路部分(一般有漆包線，pcb板等)。

力傳感器分類

力能產(chǎn)生多種物理效效應(yīng)，可以根據(jù)不同的需要設(shè)計制造力傳感器。力傳感器主要有：

(1)被測力使彈性體(如彈簧、梁、波紋管、膜片等)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。)，并通過位移測量獲得力信號。

(2)彈性構(gòu)件和應(yīng)變片共同構(gòu)成傳感器，應(yīng)變片牢固粘貼在構(gòu)件表面。彈性構(gòu)件受力時發(fā)生變形，使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化(應(yīng)變時，應(yīng)變片的幾何形狀和電阻率發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化)，通過電阻測量獲得力信號。應(yīng)變片可以由金屬箔或半導(dǎo)體材料制成。

(3)利用壓電效應(yīng)測量力量。用壓電晶體將力直接轉(zhuǎn)換成放置在晶體兩側(cè)電極上的電位差。

(4)力引起機械諧振系統(tǒng)固有頻率的變化，并通過頻率測量獲的相關(guān)信息。

(5)通過電磁力與待測力的平衡，通過平衡時相關(guān)電磁參數(shù)獲取力的信息。

怎樣提高力傳感器的精度-補償？

溫度會使四個應(yīng)變片的應(yīng)變信號(電阻)在同一個方向和程度上發(fā)生變化。

由于兩個正向應(yīng)變和兩個負向應(yīng)變被列入等式，溫度不會產(chǎn)生輸出信號。

剩余的微小殘留誤差可以通過連接到惠斯通電橋上的特殊鎳金屬來糾正。

此外，應(yīng)變片需要補償溫度對靈敏度(TCS)。當溫度變化時，材料的E模量會降低，導(dǎo)致應(yīng)變。此外，應(yīng)變片的靈敏度取決于溫度。電阻補償在高溫下會產(chǎn)生更大的壓降。這將降低惠斯通電橋的輸出信號。

線性誤差也會在負載狀態(tài)下發(fā)生變化。這可以通過優(yōu)化彈性體材料和結(jié)構(gòu)，選擇準確的測量點來完成。

在汽車安全性能試驗中應(yīng)用力傳感器。

談到多軸測力傳感器，知道的人并不多。然而，許多人在電視上看到了汽車碰撞實驗，通過碰撞模擬傳感器的輸出信號來判斷汽車的安全性能。可以說，沒有多軸測力傳感器，碰撞模擬器只能作為櫥窗中的模型，不能真正發(fā)揮作用。

汽車安全碰撞試驗的模擬人員將配備測力傳感器。

測力傳感器在汽車安全性能實驗中。

在汽車安全實驗室，汽車制造商通常會進行安全性能實驗，讓模擬器坐在汽車里，故意發(fā)生碰撞，然后檢測模擬器各部分的加速度、載荷和變形，從而評估汽車的安全等級。

模擬器多采用金屬和塑料制成，不僅外形與真人相同，而且脊柱、肋骨和合成肌肉復(fù)雜。最重要的是，模擬人體上覆蓋著各種多軸測力傳感器，為技術(shù)人員分析汽車碰撞瞬間的技術(shù)數(shù)據(jù)。一般來說，多軸測力傳感器安裝在汽車碰撞模擬人的頸部、手部、腿部等不同部位。

頸部受到一定程度的力會斷裂，大腿受到劇烈撞擊會骨折。通過分析測力傳感器采集的各種受力數(shù)據(jù)和假人的傷害，汽車制造商可以根據(jù)這一點來評估安全性能等級。

機器人磨削系統(tǒng)配有測力傳感器。

測力傳感器在機器人行業(yè)的應(yīng)用。

此外，目前國內(nèi)一些團隊將多軸測力傳感器技術(shù)應(yīng)用于機器人行業(yè)，提高了機器人的智能水平。

如何使機器人更聰明，一是有視覺，二是有觸覺。目前，95%的機器人都有所謂的視覺。如果增加多軸測力傳感器，機器人的手可以被感知，機器人的智能可以大大增強。

此外，多軸測力傳感器還可以用于普通金屬零件打磨等附加值低的工業(yè)場合。比如對觸覺機器人的需求比較大的是打磨工作。粉塵對人體有害，工作強度大，安全事故頻發(fā)。目前，一些國內(nèi)團隊也計劃使用多軸測力傳感器開發(fā)智能磨頭，使機器人取代人工拋光，從而使更多的企業(yè)使用它。

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