力傳感器的原理

大家可能會對傳感器非常陌生，但是小兔相信大部分從事修理行業(yè)的朋友，對于力傳感器并不陌生，對它采用的工作原理也是再熟悉不過了吧，力傳感器是采用了各種力學原理，并且采用了數(shù)學中的原理通過力的作用，將接受到的外界信息經(jīng)過加工處理，再通過傳感器進行傳輸。也有很多的朋友對于它的工作原理好奇，那么小兔來為大家解析一下。

力學傳感器是將各種力學量轉(zhuǎn)換為電信號的器件，力學量可分為幾何學量、運動學量及力學量三部分，其中幾何學量指的是位移、形變、尺寸等，運動學量是指幾何學量的時間函數(shù)，如速度、加速度等。力學量包括質(zhì)量、力、力矩、壓力、應(yīng)力等。根據(jù)被測力學的不同，這里我們首先要介紹的是應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)變式壓力傳感器。

在以后的網(wǎng)頁中，我們將逐步介紹其它類型的力學傳感器。[學傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。

下面我們主要介紹這類傳感器。[了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。

通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應(yīng)變基體上，當基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機構(gòu)。[屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。

根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計者設(shè)計，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動電流太大，同時應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。

力傳感器采用了大部分的力學原理，其中包括了力學理論的三個部分，所以才稱之為力傳感器，力傳感器的類型也是多種多樣，不過主要采用的原理都是大同小異的，因為都和力有相關(guān)性，所以力傳感器也廣泛應(yīng)用在稱重這一環(huán)節(jié)，根據(jù)小兔的了解力傳感器在很多的地泵中都有應(yīng)用，用來對一些大型的可移動的物體進行稱重。對于它的工作原理就介紹到這里了。

而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。[阻應(yīng)變片的工作原理[屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示[中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率(Ω·cm體的截面積(cm

了大部分的力學原理，其中包括了力學理論的三個部分，所以才稱之為力傳感器，力傳感器的類型也是多種多樣，不過主要采用的原理都是大同小異的，因為都和力有相關(guān)性，所以力傳感器也廣泛應(yīng)用在稱重這一環(huán)節(jié)，根據(jù)小兔的了解力傳感器在很多的地泵中都有應(yīng)用，用來對一些大型的可移動的物體進行稱重。對于它的工作原理就介紹到這里了。

光纖測力傳感器

光纖測力傳感器通常由兩個部分組成：光纖和測量頭。為了方便測量，測量頭上通常會有一個紅色的指示頭（即“紅頭”），也可以稱之為光纖測力傳感器的“取力頭”。在測量前，請確保正確安裝好光纖測力傳感器，以及校準儀器。以下是使用光纖測力傳感器測試材料的步驟：

1、傳感器的測量范圍和分辨率是否適合您的測量需求。

2、在您要測試的材料上。測量頭應(yīng)該安裝在材料上的正常工作方向上，并且光纖的方向應(yīng)與材料的主軸方向垂直。

3、通電并預(yù)熱。光纖測力傳感器需要預(yù)熱一段時間才能達到穩(wěn)定的測量狀態(tài)，具體時間取決于儀器型號和廠家的規(guī)定。

4、進行測量。將材料應(yīng)用于受力狀態(tài)，并記錄光纖測力傳感器讀數(shù)。注意，應(yīng)用負載時需要緩慢增加負載，以免突然超載導(dǎo)致儀器損壞。

5、根據(jù)測量結(jié)果和光纖傳感器的參數(shù)進行計算，得出材料受力狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3、力傳感器類型 不同的類型不同的功能

傳感器的種類多種多樣，而且傳感器采用的原理也是多種多樣的，不知道大家有沒有聽說過力傳感器，它也是傳輸信息的一種感應(yīng)器，力傳感器的組成簡單就由三部分組成，但是它的質(zhì)量特別好，并且應(yīng)用非常廣泛，在很多的測量方面的工作上都有應(yīng)用，并且力傳感器的種類類型也是多種多樣的，它們的應(yīng)用也是各不相同的，但是都屬于傳感器這一類，小兔來具體大介紹一下它們。

應(yīng)變管式

在筒壁上貼有，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片,另一半作為測量應(yīng)變片。當沒有壓力時4片應(yīng)變片組成平衡的全橋式電路;當壓力作用于內(nèi)腔時,圓筒變形成“腰鼓形”,使電橋失去平衡,輸出與壓力成一定關(guān)系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到應(yīng)變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應(yīng)變管式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態(tài)壓力測量方面有廣泛應(yīng)用。

膜片式

它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中心處徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變均達到正的最大值，而邊緣處徑向應(yīng)變達到負的最大值，切向應(yīng)變?yōu)榱恪Ｒ虼顺０褍蓚€應(yīng)變片分別貼在正負最大應(yīng)變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。采用圓形箔式應(yīng)變計(見電阻應(yīng)變計)則能最大限度地利用膜片的應(yīng)變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應(yīng)變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結(jié)構(gòu)制成的固態(tài)壓力傳感器(見壓阻式傳感器)。

應(yīng)變梁式

測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結(jié)構(gòu)。一種方法是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應(yīng)變梁。圖3中兩端固定梁的最大應(yīng)變處在梁的兩端和中點，應(yīng)變片就貼在這些地方。這種結(jié)構(gòu)還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構(gòu)成。

組合式

在組合式應(yīng)變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應(yīng)變元件。感受元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應(yīng)變元件應(yīng)變最敏感的部位，而應(yīng)變片則貼在彈性應(yīng)變元件的最大應(yīng)變處。實際上較復(fù)雜的應(yīng)變管式和應(yīng)變梁式都屬于這種型式。感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應(yīng)變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可根據(jù)不同需要組合成多種型式。應(yīng)變式壓力傳感器主要用來測量流動介質(zhì)動態(tài)或靜態(tài)壓力，例如動力管道設(shè)備的進出口氣體或液體的壓力、內(nèi)燃機管道壓力等等。

力傳感器的分類也是很多的，它可以分個六個不同的方式進行傳遞信息，在使用過程中力傳感器可能會出現(xiàn)一些故障，或直接導(dǎo)致傳感器損壞不能使用，那么我們就要對它進行更換，我們在更換時要注意，將現(xiàn)在的力傳感器的位置與原來得力傳感器的位置進行重合，千萬不要私自變換它的位置。還有就是我們要根據(jù)自己的需求，去挑選購買適合自己的力傳感器。

4、力傳感器的作用介紹

不知道大家是如何理解力傳感器的作用的?下面我就來為大家介紹一下什么是力傳感器的作用吧說，就是一種將信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵龅碾娮釉：唵蝸碚f，就是等于一個過渡的過程，一種東西升級為另一種更為科學，更為人們所需要的一種物質(zhì)。然而，力傳感器也有一定的力度受限標準的，也會有規(guī)定了力傳感器的受力方面的。

力傳感器主要由三個部分組成:第一，力敏元件，即彈性體，常見的材料有鋁合金，合金鋼和不銹鋼;第二，轉(zhuǎn)換元件，最為常見的是電阻應(yīng)變片;第三，電路部分，一般有漆包線，pcb板等。主要分類有四種：第一，應(yīng)變管式，在筒壁上貼有，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片,另一半作為測量應(yīng)變片。當沒有壓力時4片應(yīng)變片組成平衡的全橋式電路;當壓力作用于內(nèi)腔時,圓筒變形成"腰鼓形",使電橋失去平衡,輸出與壓力成一定關(guān)系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到應(yīng)變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應(yīng)變管式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態(tài)壓力測量方面有廣泛應(yīng)用;第二，膜片式，它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中心處徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變均達到正的最大值，而邊緣處徑向應(yīng)變達到負的最大值，切向應(yīng)變?yōu)榱恪?/span>

因此常把兩個應(yīng)變片分別貼在正負最大應(yīng)變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。采用圓形箔式應(yīng)變計(見電阻應(yīng)變計)則能最大限度地利用膜片的應(yīng)變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應(yīng)變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結(jié)構(gòu)制成的固態(tài)壓力傳感器(見壓阻式傳感器;第三，應(yīng)變粱式，測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結(jié)構(gòu)。一種方法是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應(yīng)變梁。圖3中兩端固定梁的最大應(yīng)變處在梁的兩端和中點，應(yīng)變片就貼在這些地方。這種結(jié)構(gòu)還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構(gòu)成;第四，組合式，在組合式應(yīng)變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應(yīng)變元件。感受元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應(yīng)變元件應(yīng)變最敏感的部位，而應(yīng)變片則貼在彈性應(yīng)變元件的最大應(yīng)變處。

實際上較復(fù)雜的應(yīng)變管式和應(yīng)變梁式都屬于這種型式。感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應(yīng)變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可根據(jù)不同需要組合成多種型式。應(yīng)變式壓力傳感器主要用來測量流動介質(zhì)動態(tài)或靜態(tài)壓力，例如動力管道設(shè)備的進出口氣體或液體的壓力、內(nèi)燃機管道壓力等等。

以上就是分別為大家介紹了什么是力傳感器；力傳感器的幾個組成部分；力傳感器的幾個主要分類。相信大家都對力傳感器的作用都有了一定的了解，希望廣大愛好了解力傳感器的愛好者能夠受益，無論在工作上，還是生活上都能在這方面略有優(yōu)勢。同時，也希望在力傳感器領(lǐng)域上的各大人士把它做得更好，在我們現(xiàn)實生活中，得多更多的贊同。