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基于應變的力傳感器

工作原理

為了解釋 傳感器如何工作，我們首先需要來回答這個問題： 應變片如何工作，大多數通用力傳感器內部都有應變片。

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。結果是導致應變片 電阻產生變化。這就是應變測量原理，通過應變電阻產生變化來確定應變大小。

為了生產力傳感器，除了應變片外還需要一個彈性體 - 例如采用不銹鋼。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。

圖中為惠斯通電橋，四個應變片組成一個 “環”。 

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‘)。 最重要的是，由于應變片牢固地黏貼在彈性體上，因此 應變片將產生和彈性體一樣的變形，這將導致 電阻產生變化。惠斯通電橋輸出信號將提供這些變形信息。這樣就可以計算出作用在應變片上的力的大小。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別？

原理上，它們似乎非常類似：稱重傳感器測量質量或重量，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，力傳感器物理單位可以轉換為稱重傳感器單位！但是實際上不是這么簡單。

區別1

稱重傳感器僅測量重量，而且僅是重力場方向。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，其并不會產生一個相反方向的重量。而力傳感器則不同，其可以測量正方向，反方向以及拉力和壓力等。

區別2：

稱重傳感器在工廠中生產，然后再現場進行標定。力傳感器生產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構，以保證在變化條件下的測量值的重復性。

區別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易秤標準，而立傳感器需要滿足 VDI 2635 或 ISO 376 標準。在這些標準中，可重復性其其中最重要的因素。

應用領域

"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"。 

總而言之，我們將看一下力傳感器的應用領域。

• 測試對物體的作用力。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，力傳感器通常確保可以精確地控制所需的載荷：例如對飛機的機翼的加載測試，模擬真實的飛行狀態。

• 工業設備，例如在印刷機，裝配線或終端測試中，例如蓋子是否被壓緊等。