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(yùn)動(dòng)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(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(jì)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(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(jī)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(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(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。

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(bǔ)償溫度對靈敏度(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。

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

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(yàn)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(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)?，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(huì)斷裂，大腿受到劇烈撞擊會(huì)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(diǎn)來評估安全性能等級。

機(jī)器人磨削系統(tǒng)配有測力傳感器。

測力傳感器在機(jī)器人行業(yè)的應(yīng)用。

此外，目前國內(nèi)一些團(tuán)隊(duì)將多軸測力傳感器技術(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，二是有觸覺。目前，95%的機(jī)器人都有所謂的視覺。如果增加多軸測力傳感器，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(jī)器人的需求比較大的是打磨工作。粉塵對人體有害，工作強(qiáng)度大，安全事故頻發(fā)。目前，一些國內(nèi)團(tuán)隊(duì)也計(jì)劃使用多軸測力傳感器開發(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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