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力传感器的基本原理

2021-02-22浏览次数:1338
力传感器是将各种力学量转换为电信号的器件。力学量可以分为几何学量、运动学量和力学量三个部份,其中力学量包括质量、力、力矩、压力、应力等。力学传感器的种类繁多,应用最为广泛的是电阻应变片力传感器,下面我们就来介绍力传感器的基本原理。
S型应变式力传感器

一、力传感器的组成


在所有力传感器中,应变式力传感器应用最为广泛,我们主要来介绍变式力传感器,其主要由三个部分组成:

1、力敏元件——即弹性体,常见的材料有铝合金,合金钢和不锈钢。

2、转换元件——最为常见的是电阻应变片。

3、电路部分——一般有漆包线,pcb板等。

二、力传感器的基本原理


在介绍力传感器的原理时,我们先来了解一下转化元件——电阻应变片。应变片作为电导体牢固的附着在基底上,当基地被拉伸时,应变片将会变长。反之被压缩时,应变片将会缩短。结果是导致应变片的电阻产生变化。

应变式力传感器就是利用应变片的电阻变化来进行测量的。力传感器首先把被测力转变成弹性元件的应变,再利用电阻应变效应测出应变,从而间接的测出力的大小。

应变式力传感器工作原理图

根据不同的使用方式,电阻应变片的阻值可以设计不同阻值,但电阻取值范围必须注意:电阻值太小,所需驱动电流太大,同时应变片的发热会使自身稳定太高,在不同的环境使用,应变片的阻值变化过大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而且阻力太大,阻抗太高,抗外部电磁干扰的能力较弱。一般电阻应变片的阻值约为几十欧至几十千欧左右.。