工業(yè)用的力傳感器是一種敏感元器件,其中核心的是彈性體中粘貼的電阻應(yīng)變片為敏感元器件,起感應(yīng)并轉(zhuǎn)換信號(hào)的功能。
1、什么是應(yīng)變片
力傳感器的每感元件是電阻應(yīng)變片,是由敏感柵等構(gòu)成的,用于測量應(yīng)變的元件。它通常由排列成柵狀的高阻金屬絲、高阻金屬箔或半導(dǎo)體粘貼在絕緣的基片上構(gòu)成,上面還貼有覆蓋片(即保護(hù)片),電阻絲兩端焊有較粗的銅絲作引線,以便與測量電路連接的一種敏感元件。
2、應(yīng)變片的原理
應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng),即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。當(dāng)應(yīng)變片被牢固地粘貼在構(gòu)件的測點(diǎn)上時(shí),構(gòu)件受力后測點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變,敏感柵也隨之變形,導(dǎo)致其電阻發(fā)生變化。通過專用儀器測得電阻變化大小,并轉(zhuǎn)換為測點(diǎn)的應(yīng)變值,從而能夠?qū)崟r(shí)地獲取物體發(fā)生變形的情況。
3、應(yīng)變片的作用
應(yīng)變片的主要作用是測量物體在各種外力作用下的應(yīng)變變化,如壓應(yīng)變、剪應(yīng)變、拉應(yīng)變等。它的應(yīng)用范圍非常廣泛,不僅限于材料科學(xué)、傳感器和生命科學(xué)等領(lǐng)域,還廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電氣、醫(yī)學(xué)、食品、土木建筑、汽車、機(jī)車等交通工具等領(lǐng)域的測試。此外,應(yīng)變片還可用作力、壓力、加速度、位移、扭矩、振動(dòng)等傳感器的感應(yīng)元件,以及生產(chǎn)線的在線監(jiān)測和控制等領(lǐng)域。
4、應(yīng)變片與力傳感器的關(guān)聯(lián)
應(yīng)變片可單獨(dú)使用,直接粘附在被測物體上,通過信號(hào)轉(zhuǎn)換儀表或放大器進(jìn)行力值的顯化,適用對(duì)精度要求不高的測量,比如橋梁、建筑等。在工業(yè)應(yīng)用中,應(yīng)變片都與彈性體組合一起,用超高粘性的膠水把應(yīng)變片同彈性體粘結(jié)在一起,當(dāng)彈性體的受力點(diǎn),受到外力擠壓或撞擊時(shí),彈性體會(huì)發(fā)生形變,應(yīng)變片電阻因形變阻值發(fā)生變化,打破應(yīng)變片電橋的平衡,故產(chǎn)生電壓的信號(hào),通過公式計(jì)算,可得出最大量程輸出信號(hào),及最小量程輸出信號(hào)之差與KG的關(guān)系。
因此、力傳感器的核心由高精密的彈性體材質(zhì)、彈性體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、應(yīng)變片綜合要素決定了品質(zhì)。