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力傳感器如何工作？
2022-03-23 17:06:16· 來源：HBM 測試與測量
基于應變的力傳感器工作原理為了解釋力傳感器如何工作，我們首先需要來回答這個問題：大多數(shù)通用力傳感器內(nèi)部都有應變片，應變片是如何工作的？讓我們來簡單地了
基于應變的力傳感器
工作原理
為了解釋力傳感器如何工作，我們首先需要來回答這個問題：大多數(shù)通用力傳感器內(nèi)部都有應變片，應變片是如何工作的？
讓我們來簡單地了解下應變片：其作為電導體牢固地附著在基底上。當基底被拉伸時，應變片將會變長。反之被壓縮時，應變片將會縮短。結(jié)果是導致應變片電阻產(chǎn)生變化。這就是應變測量原理，通過應變電阻變換來確定應變大小。
為了制造力傳感器，除了應變片外還需要一個彈性體 - 例如采用不銹鋼等。應變片將牢固地黏貼在彈性體上。
我們采用彈性體最簡單的形式 - 鋼圓柱體來進行說明。
如果應變片被壓縮，其電阻（Ω）會下降，如果拉伸，則電阻增加。
如果應變片被壓縮，其電阻（Ω）會下降，如果拉伸，則電阻增加。
圖中為惠斯通電橋，四個應變片組成一個 橋路。
圖中顯示的四個應變片組成惠斯通電橋。這里不詳細解釋惠斯通電橋（詳情見參考書《采用應變片進行應力測量和傳感器制造》)。由于應變片牢固地黏貼在彈性體上，因此應變片將產(chǎn)生和彈性體一樣的變形，這將導致電阻產(chǎn)生變化。通過惠斯通電橋?qū)⑦@些變形信息轉(zhuǎn)換為電信號。這樣就可以計算出作用在應變片上力的大小。這就是力傳感器的工作原理。
稱重傳感器和力傳感器之間有什么區(qū)別？
原理上，它們似乎非常類似：稱重傳感器測量質(zhì)量或重量，力傳感器測量力（即N或牛頓）。他們是否可以互換？每個牛頓大約等于100克，力傳感器可以轉(zhuǎn)換為稱重傳感器！但是實際上不是這么簡單。
區(qū)別1
稱重傳感器僅測量重量，并且僅是重力場方向（也就是只能測量垂直地面方向的力）。而且重量將一直大于 0。如果一個容器放在稱重傳感器下方，其并不會產(chǎn)生一個相反方向的重量。而力傳感器則不同，其可以各種方向和角度傾斜的拉力和壓力等。
區(qū)別2
稱重傳感器在工廠中生產(chǎn)，然后需在現(xiàn)場進行標定。力傳感器生產(chǎn)后立即在工廠進行校準，并且需要保證傳感器拆下并安裝后，測量值相同。因此，力傳感器具有比稱重傳感器更堅固的結(jié)構(gòu)，以保證在多種變化條件下測量值的重復性。
區(qū)別3
稱重傳感器和力傳感器的標準不同，稱重傳感器一般為貿(mào)易秤標準，而力傳感器需要滿足 VDI 2635 或 ISO 376 標準。在這些標準中，可重復性是其中最重要的因素。
U10M 力傳感器
Z6 剪切梁稱重傳感器
應用領(lǐng)域
"力傳感器幾乎可以用于任何地方，例如測試臺的氣隙力測量，即使力傳感器沒有接觸到平臺，力依然可以測量"。– Thomas Kleckers
總而言之，我們將看一下力傳感器的應用領(lǐng)域。
· 測量對物體的作用力。示例：如意外事故對摩托車頭盔的影響。
· 測量值和參考值之間進行國際比對。世界各地的計量機構(gòu)都使用特別精確的力傳感器進行測試。提供參考測量值。
· 在測試臺上，力傳感器通常確?？梢跃_地控制所需的載荷：例如對飛機機翼的加載測試，模擬真實飛行狀態(tài)。
· 工業(yè)設(shè)備，例如在印刷機，裝配線或終端測試中例如蓋子是否被牢固地合攏？
您還可以通過如下方式聯(lián)系我們，了解更多產(chǎn)品與應用詳情：
郵箱：hbmchina@hbm.com.cn
網(wǎng)址：www.hbm.com
免費熱線電話：400-900-3165（周一至周五9:00-18:00）
工作原理
為了解釋力傳感器如何工作，我們首先需要來回答這個問題：大多數(shù)通用力傳感器內(nèi)部都有應變片，應變片是如何工作的？
讓我們來簡單地了解下應變片：其作為電導體牢固地附著在基底上。當基底被拉伸時，應變片將會變長。反之被壓縮時，應變片將會縮短。結(jié)果是導致應變片電阻產(chǎn)生變化。這就是應變測量原理，通過應變電阻變換來確定應變大小。
為了制造力傳感器，除了應變片外還需要一個彈性體 - 例如采用不銹鋼等。應變片將牢固地黏貼在彈性體上。
我們采用彈性體最簡單的形式 - 鋼圓柱體來進行說明。
如果應變片被壓縮，其電阻（Ω）會下降，如果拉伸，則電阻增加。
如果應變片被壓縮，其電阻（Ω）會下降，如果拉伸，則電阻增加。
圖中為惠斯通電橋，四個應變片組成一個 橋路。
圖中顯示的四個應變片組成惠斯通電橋。這里不詳細解釋惠斯通電橋（詳情見參考書《采用應變片進行應力測量和傳感器制造》)。由于應變片牢固地黏貼在彈性體上，因此應變片將產(chǎn)生和彈性體一樣的變形，這將導致電阻產(chǎn)生變化。通過惠斯通電橋?qū)⑦@些變形信息轉(zhuǎn)換為電信號。這樣就可以計算出作用在應變片上力的大小。這就是力傳感器的工作原理。
稱重傳感器和力傳感器之間有什么區(qū)別？
原理上，它們似乎非常類似：稱重傳感器測量質(zhì)量或重量，力傳感器測量力（即N或牛頓）。他們是否可以互換？每個牛頓大約等于100克，力傳感器可以轉(zhuǎn)換為稱重傳感器！但是實際上不是這么簡單。
區(qū)別1
稱重傳感器僅測量重量，并且僅是重力場方向（也就是只能測量垂直地面方向的力）。而且重量將一直大于 0。如果一個容器放在稱重傳感器下方，其并不會產(chǎn)生一個相反方向的重量。而力傳感器則不同，其可以各種方向和角度傾斜的拉力和壓力等。
區(qū)別2
稱重傳感器在工廠中生產(chǎn)，然后需在現(xiàn)場進行標定。力傳感器生產(chǎn)后立即在工廠進行校準，并且需要保證傳感器拆下并安裝后，測量值相同。因此，力傳感器具有比稱重傳感器更堅固的結(jié)構(gòu)，以保證在多種變化條件下測量值的重復性。
區(qū)別3
稱重傳感器和力傳感器的標準不同，稱重傳感器一般為貿(mào)易秤標準，而力傳感器需要滿足 VDI 2635 或 ISO 376 標準。在這些標準中，可重復性是其中最重要的因素。
U10M 力傳感器
Z6 剪切梁稱重傳感器
應用領(lǐng)域
"力傳感器幾乎可以用于任何地方，例如測試臺的氣隙力測量，即使力傳感器沒有接觸到平臺，力依然可以測量"。– Thomas Kleckers
總而言之，我們將看一下力傳感器的應用領(lǐng)域。
· 測量對物體的作用力。示例：如意外事故對摩托車頭盔的影響。
· 測量值和參考值之間進行國際比對。世界各地的計量機構(gòu)都使用特別精確的力傳感器進行測試。提供參考測量值。
· 在測試臺上，力傳感器通常確?？梢跃_地控制所需的載荷：例如對飛機機翼的加載測試，模擬真實飛行狀態(tài)。
· 工業(yè)設(shè)備，例如在印刷機，裝配線或終端測試中例如蓋子是否被牢固地合攏？
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郵箱：hbmchina@hbm.com.cn
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