测力传感器的使用原理及应用 测力 测量 产品测试 惠斯通电桥
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  原标题:测力传感器的使用原理及应用 测力 测量 产品测试 惠斯通电桥-上海耐创测试

  传感器作为人机交流的工具之一 ,能够及时捕捉机器在运行过程中的各种信息, 为人们的下一步决策提供技术和理论依据 。同时在产品设计和参数研究方面,也能提供准确的技术支持。随着科技的进步 ,传感器的应用也越来越广泛,目前已渗透到各个领域 。

  测力传感器的组成传感器的作用一般是将被测的非电量转换成电量输出 ,它主要由敏感元件、转换元件,测量电路和辅助电源四部分组成 。

  a.敏感元件: 在传感器中,主要作用是感受被测量的变化 ,同时将被测量变换成易于变换成电量的某一中间变量。如膜片式压力传感器 ,它的敏感无件是一个弹性膜片 ,其作用是将压力信号转变为膜片的变形,为下一步电信号的输出做准备 。

  b.转换元件: 传感器通过转换元件将敏感元件输出的中间非电量转换为可以被传感器利用的电量。它主要是利用某些物理的、化学的或生物的效应等来达到这一目的。

  如膜片式压力传感器的转换元件 ,它利用电阻应变效应, 也就是金属导体或半导体的电阻随着它所受机械变形的大小而发生变化的原理 ,将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。

  c 测量电路: 转换元件输出的电量常常难以直接进行显示 、 记录和处理, 需要将其进一步变换成可直接利用的电信号,完成这一功能的是测量电路。

  如应变式压力传感器中的测量电路是桥式电路, 它可以将应变片输出的电阻值转换成一个电压信号 ,经放大后即可推动记录装置和显示仪表的工作。

  电阻应变片式测力传感器内部电路一般是桥式电路。电阻作为转换元件,电阻阻值的变化终以信号的形式输出。

  因具有结构简单、线性和稳定性好 、输出精度高等特点 , 在实际中越来越受到重视。其采用的敏感元件是弹性测试元件,主体就是一个弹性体 。其中弹性体的结构形状与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。

  如果测力传感器的弹性体设计不合理, 无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好,测力传感器都难以达到较高的测力性能 。

  弹性体的设计基本属于机械结构设计的范围 ,但因测力性能的需要, 其结构上与普通的机械零件和构件有所不同 。

  一般说来 ,普通的机械零件和构件只须满足在足够大的安全系数下的强度和刚度即可 ,对在受力条件下零件或构件上的应力分布情况不必严格要求。

  然而 ,对于弹性体来说,除了需要满足机械强度和刚度要求以外 ,必须保证弹性体上粘贴电阻应变片部位 ( 以下简称 “贴片部位”) 的应力( 应变) 与弹性体承受的载荷 ( 被测力 ) 保持严格的对应关系; 同时, 为了提高测力传感器测力的灵敏度 ,还应使贴片部位达到较高的应力( 应变 ) 水平 。

  上述处理方法实际上出于这样一个原理 : 通过某种措施,使弹性体上的应力 ( 应变 ) 集中分布在便于贴片检测的部位,实现测得的应力( 应变) 与被测力基本保持严格的对应关系 ,以保证传感器的测力精度。

  半导体材料在敏感技术中占有较大的技术优势, 半导体传感器不仅灵敏度高 、 响应速度快、体积小、质量轻 ,而且便于集成化 ,仍将占有主要地位 ;。

  以一定化学成分 、 经过成型及烧结的功能陶瓷材料 ,其特点是耐热性 ,在敏感技术的发展中具有很大的潜力; 同时将半导体的精密细微加工技术 、静电封接技术等应用在传感器的制造中 , 可极大提高传感器的性能指标 。

  采用集成加工技术 ,将传感器的各部分制作在同一个芯片上, 从而使传感器具有了体积小 、质量轻、生产自动化程度高、制造成本低 、稳定性和可靠性高、 安装调试时间短等优点 。

  使用电子扫描技术,将多个传感器单元做在一起, 就可以研究多维空间的问题,如 CT技术等 ; 智能化传感器还能将数据的采集 、 存储 、 处理等一体化,从而实现其多功能化 。

  随着科技的进步,传感器的发展将是日新月异、突飞猛进 ,其发展趋势也将是各学科之间的相互交叉、 相互渗透和相辅相成。由于其结构型式的和原理的不同 ,其功能和数据传输的特点也不一样,在使用时应根据不同情况进行选型。在测力传感器的选型和设计方面 ,如果能自觉地按照上述原则 ,对弹性体进行结构设计, 就能够收到提高测力传感器的测力精度和测力灵敏度的良好效果 。在机械的自动化应用方面有一定的积极意义。返回搜狐,查看更多

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