所謂力傳感器，是指通過(guò)力敏元件、轉(zhuǎn)換元件和處理機(jī)，將一個(gè)或多個(gè)力學(xué)量(張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出(電壓、電流、總線等)的器件。
目前，力傳感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)。如機(jī)械傳感器，力矩傳感器，多維力傳感器，以及其他各種機(jī)械傳感器，目前廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、高空作業(yè)車、工業(yè)機(jī)器人、特種車輛等。
力敏原理及應(yīng)用。
測(cè)力傳感器是工程機(jī)械中不可或缺的核心安全元件，它是決定整個(gè)系統(tǒng)精度、可靠性乃至整個(gè)力控系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)，甚至是整個(gè)力控系統(tǒng)的核心，它的精度、穩(wěn)定性和可靠性直接影響到測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量性能。
在這些感應(yīng)器中，多數(shù)感應(yīng)器使用的是應(yīng)變片，它們被牢牢地粘附于電導(dǎo)體之上。隨著基底的拉伸，所需的片斷就會(huì)變長(zhǎng)。反之亦然，當(dāng)壓縮的片斷就會(huì)縮短。這就造成了應(yīng)變片電阻的變化。它是應(yīng)變測(cè)量原理，應(yīng)變電阻的變化而測(cè)定應(yīng)變的大小。
四個(gè)應(yīng)變片組成了惠斯通電橋，因?yàn)閼?yīng)變片牢固地粘附在彈性體上，所以應(yīng)變片會(huì)產(chǎn)生與彈性體相同的變形，從而引起電阻變化?；菟雇姌虻妮敵鲂盘?hào)會(huì)提供變形信息。通過(guò)這種方法，可以計(jì)算作用于應(yīng)變片上的力的大小。這個(gè)力傳感器是這樣工作的。
具體地說(shuō)，力傳感器可以把傳感器與放大、操作和其他物理量的聯(lián)系結(jié)合起來(lái)，例如溫度、壓力、角度、加速度、振動(dòng)等，使得用戶可以通過(guò)有線、無(wú)線、總線的傳輸方式，直接讀讀或利用力值和其他物理量的變化，為高端機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用提供全面的安全保障。
例如，近幾年，黑龍江農(nóng)墾系統(tǒng)引進(jìn)的各型拖拉機(jī)上都安裝有不同類型的測(cè)力傳感器，在進(jìn)行力調(diào)整、位調(diào)整、力位綜合調(diào)整等方面，全部由一個(gè)力傳感器進(jìn)行監(jiān)控，充分顯示了該裝置的先進(jìn)性和駕駛員操作的方便程度。
力傳感器的原理及應(yīng)用。
簡(jiǎn)而言之，力量?jī)x可以把被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換為電能輸出，主要包括四個(gè)部分：感光元件、轉(zhuǎn)換元件、測(cè)量電路、輔助電源。在工程機(jī)械領(lǐng)域中，應(yīng)用最多的測(cè)力傳感器是電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器，簡(jiǎn)稱電阻式測(cè)力傳感器。電阻式應(yīng)變片測(cè)力傳感器內(nèi)部，一般為橋式電路。電阻值的變化最終以信號(hào)的形式輸出，電阻作為轉(zhuǎn)換元件。
力測(cè)傳感電路的工作原理。
因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性、穩(wěn)定性好、輸出精度高等特點(diǎn)，其測(cè)量精度日益受到人們的關(guān)注。它所使用的敏感元件是彈性試驗(yàn)元件，主體為彈性體。在這些因素中，彈性體的結(jié)構(gòu)形狀對(duì)測(cè)力傳感器的性能有很大的影響。
測(cè)力式傳感器主要用來(lái)感知物體的重量、拉力、張力或扭力，把這個(gè)信號(hào)傳遞到控制器，然后根據(jù)預(yù)設(shè)值設(shè)備對(duì)隨后的動(dòng)作做出反應(yīng)。
如在旋挖鉆機(jī)上安裝的銷軸式力傳感器，即一種測(cè)力傳感器，其主要作用是對(duì)鉆桿進(jìn)行觸底保護(hù)，防止卷?yè)P(yáng)過(guò)放發(fā)生鋼絲繩亂繩及加壓造成斷繩。簡(jiǎn)述如下：當(dāng)旋挖鉆機(jī)打樁時(shí)，鉆桿觸底或打樁壓力太大時(shí)，測(cè)力傳感器將力值的變化反饋到控制器，從而控制鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)或停止鉆進(jìn)，防止發(fā)生安全事故和設(shè)備損壞。
國(guó)產(chǎn)傳感器的市場(chǎng)和前景。
目前，世界范圍內(nèi)，我國(guó)機(jī)械行業(yè)規(guī)模居世界第一，但還存在著大而不強(qiáng)、自主創(chuàng)新能力弱、核心技術(shù)與關(guān)鍵零部件對(duì)外依存度高等問(wèn)題。目前，我國(guó)在微型和多維力傳感器技術(shù)方面與國(guó)外相比還有很大差距，歐美的微型和多維力傳感器水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)內(nèi)。
具體地說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)還是主要以HBM、托利多、ATI等進(jìn)口品牌為主。相對(duì)來(lái)說(shuō)，傳感器行業(yè)整體需求規(guī)模小且多樣化，目前國(guó)內(nèi)高端傳感器企業(yè)品牌不多。然而，在未來(lái)，力敏傳感器的發(fā)展前景十分廣闊，集成化和智能化將成為力傳感器未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。
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