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(hào)的裝置。力是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的直接原因。力傳感器可以檢測(cè)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(dòng)力設(shè)備、工程機(jī)械、各種工作母機(jī)和工業(yè)自動(dòng)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(jiàn)材料有鋁合金、合金鋼和不銹鋼)。

2-轉(zhuǎn)換元件(最常見(jiàn)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(jì)制造力傳感器。力傳感器主要有：

(1)被測(cè)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(guò)位移測(cè)量獲得力信號(hào)。

(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(shí)發(fā)生變形，使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化(應(yīng)變時(shí)，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(guò)電阻測(cè)量獲得力信號(hào)。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(cè)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(jī)械諧振系統(tǒng)固有頻率的變化，并通過(guò)頻率測(cè)量獲的相關(guān)信息。

(5)通過(guò)電磁力與待測(cè)力的平衡，通過(guò)平衡時(shí)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(bǔ)償？

溫度會(huì)使四個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)(電阻)在同一個(gè)方向和程度上發(fā)生變化。

由于兩個(gè)正向應(yīng)變和兩個(gè)負(fù)向應(yīng)變被列入等式，溫度不會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)。

剩余的微小殘留誤差可以通過(guò)連接到惠斯通電橋上的特殊鎳金屬來(lái)糾正。

此外，應(yīng)變片需要補(bǔ)償溫度對(duì)靈敏度(TCS)。當(dāng)溫度變化時(shí)，材料的E模量會(huì)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(bǔ)償在高溫下會(huì)產(chǎn)生更大的壓降。這將降低惠斯通電橋的輸出信號(hào)。

線性誤差也會(huì)在負(fù)載狀態(tài)下發(fā)生變化。這可以通過(guò)優(yōu)化彈性體材料和結(jié)構(gòu)，選擇準(zhǔn)確的測(cè)量點(diǎn)來(lái)完成。

在汽車安全性能試驗(yàn)中應(yīng)用力傳感器。

談到多軸測(cè)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(shí)驗(yàn)，通過(guò)碰撞模擬傳感器的輸出信號(hào)來(lái)判斷汽車的安全性能。可以說(shuō)，沒(méi)有多軸測(cè)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(yàn)的模擬人員將配備測(cè)力傳感器。

測(cè)力傳感器在汽車安全性能實(shí)驗(yàn)中。

在汽車安全實(shí)驗(yàn)室，汽車制造商通常會(huì)進(jìn)行安全性能實(shí)驗(yàn)，讓模擬器坐在汽車?yán)铮室獍l(fā)生碰撞，然后檢測(cè)模擬器各部分的加速度、載荷和變形，從而評(píng)估汽車的安全等級(jí)。

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(cè)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(lái)說(shuō)，多軸測(cè)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(huì)斷裂，大腿受到劇烈撞擊會(huì)骨折。通過(guò)分析測(cè)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(diǎn)來(lái)評(píng)估安全性能等級(jí)。

機(jī)器人磨削系統(tǒng)配有測(cè)力傳感器。

測(cè)力傳感器在機(jī)器人行業(yè)的應(yīng)用。

此外，目前國(guó)內(nèi)一些團(tuán)隊(duì)將多軸測(cè)力傳感器技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè)，提高了機(jī)器人的智能水平。

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

此外，多軸測(cè)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(chǎng)合。比如對(duì)觸覺(jué)機(jī)器人的需求比較大的是打磨工作。粉塵對(duì)人體有害，工作強(qiáng)度大，安全事故頻發(fā)。目前，一些國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)也計(jì)劃使用多軸測(cè)力傳感器開(kāi)發(fā)智能磨頭，使機(jī)器人取代人工拋光，從而使更多的企業(yè)使用它。

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