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蚌埠天灵传感器带你了解:测力传感器的使用原理详细解析
admin 2019-06-21
  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,也是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。
 
  以农业机械为例,黑龙江农垦系统前些年引进的各种型号的拖拉机都装有不同种类的传感器,在力调节、位调节和力位综合调节方面均由传感器直接控制,充分显示了机器作业过程中的先进性和驾驶员操作的方便性。
 
  一:电阻应变片式测力传感器
 
  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。
 
  1.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,它的敏感元件是一个弹性膜片,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。
 
  2.转换元件:传感器通过转换元件将敏感原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原理,将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。
 
  3.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。
 
  4.辅助电源:有些传感器除电路电源外,还需一辅助电源提供给信号。
 
  二、对测力传感器的基本要求
 
  机械上使用的传感器形式多种多样,但应用较多的还是电阻式传感器。
 
  电阻应变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,电阻作为转换元件,电阻阻值的变化最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。其采用的敏感原件是弹性测试元件,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,测力传感器都以达到较高的测力性能。
 
  因此,在测力传感器的选择过程中,弹性体的结构型式至关重要。
 
  弹性体的设计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。
 
  普通的机械零件和构件只须满足在足够强大的安全系数的强度和刚度即可,对在受力条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。
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