工業(yè)用的力傳感器是一種敏感元器件,其中核心的是彈性體中粘貼的電阻應變片為敏感元器件,起感應并轉(zhuǎn)換信號的功能。
1、什么是應變片
力傳感器的每感元件是電阻應變片,是由敏感柵等構(gòu)成的,用于測量應變的元件。它通常由排列成柵狀的高阻金屬絲、高阻金屬箔或半導體粘貼在絕緣的基片上構(gòu)成,上面還貼有覆蓋片(即保護片),電阻絲兩端焊有較粗的銅絲作引線,以便與測量電路連接的一種敏感元件。
2、應變片的原理
應變片的工作原理是基于應變效應,即導體或半導體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時,其電阻值會相應地發(fā)生變化。當應變片被牢固地粘貼在構(gòu)件的測點上時,構(gòu)件受力后測點發(fā)生應變,敏感柵也隨之變形,導致其電阻發(fā)生變化。通過專用儀器測得電阻變化大小,并轉(zhuǎn)換為測點的應變值,從而能夠?qū)崟r地獲取物體發(fā)生變形的情況。
3、應變片的作用
應變片的主要作用是測量物體在各種外力作用下的應變變化,如壓應變、剪應變、拉應變等。它的應用范圍非常廣泛,不僅限于材料科學、傳感器和生命科學等領(lǐng)域,還廣泛應用于機械、電氣、醫(yī)學、食品、土木建筑、汽車、機車等交通工具等領(lǐng)域的測試。此外,應變片還可用作力、壓力、加速度、位移、扭矩、振動等傳感器的感應元件,以及生產(chǎn)線的在線監(jiān)測和控制等領(lǐng)域。
4、應變片與力傳感器的關(guān)聯(lián)
應變片可單獨使用,直接粘附在被測物體上,通過信號轉(zhuǎn)換儀表或放大器進行力值的顯化,適用對精度要求不高的測量,比如橋梁、建筑等。在工業(yè)應用中,應變片都與彈性體組合一起,用超高粘性的膠水把應變片同彈性體粘結(jié)在一起,當彈性體的受力點,受到外力擠壓或撞擊時,彈性體會發(fā)生形變,應變片電阻因形變阻值發(fā)生變化,打破應變片電橋的平衡,故產(chǎn)生電壓的信號,通過公式計算,可得出最大量程輸出信號,及最小量程輸出信號之差與KG的關(guān)系。
因此、力傳感器的核心由高精密的彈性體材質(zhì)、彈性體的結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)工藝、應變片綜合要素決定了品質(zhì)。