深入剖析力传感器种类区分与功能特点解读

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笔者在初入此行时,最初认识到,在传感器的范畴中,有四类重要的存在,即压力传感器、测力传感器、力学传感器和称重传感器,但笔者一度分不清这些名称相似却截然不同的传感器种类。

它们一会是测液压的,一会是测伺服电机压力的,一会是当做秤去称重的。虽然在商用中不会将种类如此细分,但从狭义上来说,各个定义间还是有不同的含义的。

现在,我们就来一起认识下这些种类的区别吧。

一、测量对象

压力传感器:

压力传感器主要测量流体(液体或气体)对某一表面的垂直作用力,即压力。例如,测量液压系统中的油压、气压系统中的气压等。测量的是一种特定形式的力,且通常与流体相关。

测力传感器:

测力传感器重点测量各种形式的力,包括但不限于拉力、压力、剪切力等。例如,测量起重机起吊重物的拉力、冲压机对工件的压力等。应用场景较为广泛,也是我司着重研发生产的产品项目。

力学传感器:

涵盖的测量对象更为广泛,包括力、力矩、加速度、位移等与力学相关的物理量。例如,既可以测量物体所受的力,又可以测量物体的加速度和位移变化。

是一个更综合的概念,主要从物理学的力学上去定义,涉及多个力学参数的测量。

称重传感器:

主要用于测量物体的重量,即重力作用在传感器上的力。例如,在电子秤、地磅等设备中使用。

测量的是垂直向下的重力,通常以质量单位(如千克、克)或力的单位(如牛顿)来表示测量结果。

总的来说,力传感器主要测力液压或气压,测力传感器与称重传感器都是测量固体对固体的机械压力,其基础单位为(N,KG),而力学传感器的定义则更宽泛,指的是物理学的力学中的力矩,加速度,位移等物理指标。

二、工作原理

压力传感器:

常见的有压阻式、电容式、压电式等原理。压阻式压力传感器利用材料在压力作用下电阻发生变化来测量压力;电容式压力传感器通过压力改变电容器的电容值来测量;压电式压力传感器则是利用压电材料在压力作用下产生电荷来测量压力。

测力传感器:

应变式测力传感器是利用材料在力的作用下发生形变,从而导致电阻变化来测量力;压电式测力传感器同样利用压电材料在力作用下产生电荷来测力;还有液压式测力传感器,通过测量液体压力来间接测量力。

力学传感器:

根据测量的不同物理量有不同的工作原理。例如,加速度传感器可能采用微机电系统(MEMS)技术,利用质量块在加速度作用下的惯性力来测量加速度;位移传感器可以利用电磁感应、光学干涉等原理来测量物体的位移。

称重传感器:

通常采用应变片原理,当物体的重量作用在传感器上时,传感器内部的弹性元件发生形变,粘贴在弹性元件上的应变片电阻值发生变化,通过测量电阻的变化来确定重量。

三、应用场景

压力传感器:

工业自动化领域,用于监测和控制各种流体系统的压力,确保生产过程的安全和稳定。如化工生产中的压力控制、供水系统的压力监测等。

医疗领域,如血压测量设备、呼吸机等。

测力传感器:

机械制造领域,用于测试材料的强度、机械部件的承载能力等。如材料试验机、汽车零部件的测试等。

体育领域,用于测量运动员的力量输出,如举重、拳击等项目中的测力设备。

力学传感器:

航空航天领域,用于测量飞行器的加速度、姿态等力学参数,确保飞行安全和稳定。如惯性导航系统中的加速度计和陀螺仪。

机器人领域,用于感知机器人的力、加速度和位移等,实现精确的运动控制和操作。如机器人的力反馈控制系统。

称重传感器:

商业领域,用于各种称重设备,如电子秤、地磅、超市收银台的称重装置等。

工业生产中,用于物料的称重和计量,确保生产过程中的配料准确。




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