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廣州市斯巴拓電子科技有限公司

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關于測力傳感器的使用原理

發布日期:2021-06-07 作者: 點擊:

傳感器作為人機交流的工具之一 ,能夠及時捕捉機器在運行過程中的各種信息, 為人們的下一步決策提供技術和理論依據 。同時在產品設計和參數研究方面,也能提供準確的技術支持。

隨著科技的進步 ,傳感器的應用也越來越廣泛,目前已滲透到各個領域 。

1、電阻應變片式測力傳感器

測力傳感器的組成

傳感器的作用一般是將被測的非電量轉換成電量輸出 ,它主要由敏感元件、轉換元件,測量電路和輔助電源四部分組成 。

○ 敏感元件: 在傳感器中,主要作用是感受被測量的變化 ,同時將被測量變換成易于變換成電量的某一中間變量。如膜片式壓力傳感器 ,它的敏感無件是一個彈性膜片 ,其作用是將壓力信號轉變為膜片的變形,為下一步電信號的輸出做準備。

○ 轉換元件: 傳感器通過轉換元件將敏感元件輸出的中間非電量轉換為可以被傳感器利用的電量。它主要是利用某些物理的、化學的或生物的效應等來達到這一目的。

如膜片式壓力傳感器的轉換元件 ,它利用電阻應變效應, 也就是金屬導體或半導體的電阻隨著它所受機械變形的大小而發生變化的原理 ,將彈性膜片的變形轉換為電阻值的變化。

○ 測量電路: 轉換元件輸出的電量常常難以直接進行顯示 、 記錄和處理, 需要將其進一步變換成可直接利用的電信號,完成這一功能的是測量電路。

如應變式壓力傳感器中的測量電路是橋式電路, 它可以將應變片輸出的電阻值轉換成一個電壓信號 ,經放大后即可推動記錄裝置和顯示儀表的工作。

○ 輔助電源 : 有些傳感器除電路電源外 ,還需一輔助電源提供給信號。

測力傳感器

這四部分的聯系如圖所示:

2、對測力傳感器的基本要求

機械上使用的傳感器型式多種多樣, 但應用較多的還是電阻式傳感器。

電阻應變片式測力傳感器內部電路一般是橋式電路。電阻作為轉換元件,電阻阻值的變化最終以信號的形式輸出。

因具有結構簡單、線性和穩定性好 、輸出精度高等特點 , 在實際中越來越受到重視。其采用的敏感元件是彈性測試元件,主體就是一個彈性體 。其中彈性體的結構形狀與相關尺寸對測力傳感器性能的影響極大。

如果測力傳感器的彈性體設計不合理, 無論彈性體的加工精度多高、粘貼的電阻應變片的品質多好,測力傳感器都難以達到較高的測力性能 。

因此, 在測力傳感器的選擇過程中, 彈性體的結構型式至關重要 。

傳感器的電路工作原理如圖所示:

彈性體的設計基本屬于機械結構設計的范圍 ,但因測力性能的需要, 其結構上與普通的機械零件和構件有所不同 。

普通的機械零件和構件只須滿足在足夠大的安全系數下的強度和剛度即可 ,對在受力條件下零件或構件上的應力分布情況不必嚴格要求。

然而 ,對于彈性體來說,除了需要滿足機械強度和剛度要求以外 ,必須保證彈性體上粘貼電阻應變片部位 ( 以下簡稱 “貼片部位”) 的應力( 應變) 與彈性體承受的載荷 ( 被測力 ) 保持嚴格的對應關系; 同時, 為了提高測力傳感器測力的靈敏度 ,還應使貼片部位達到較高的應力( 應變 ) 水平 


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