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浅谈力传感器应用的三大领域

  • 发布时间:2023-04-21
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【概要描述】随着科学技术的进步,传感器在测量各种物理现象中起着至关重要的作用。它们体积小,耐用性高,有助于我们在便携式电子产品中使用它们。如今,传感器可用于测量应力、压力、温度、颜色等。有许多类型的力传感器可用于不同类型的应用。力传感器的一些例子是称重传感器、气动称重传感器、电容式称重传感器、应变计称重传感器、液压称重传感器等。

浅谈力传感器应用的三大领域

【概要描述】随着科学技术的进步,传感器在测量各种物理现象中起着至关重要的作用。它们体积小,耐用性高,有助于我们在便携式电子产品中使用它们。如今,传感器可用于测量应力、压力、温度、颜色等。有许多类型的力传感器可用于不同类型的应用。力传感器的一些例子是称重传感器、气动称重传感器、电容式称重传感器、应变计称重传感器、液压称重传感器等。

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  随着科学技术的进步,传感器在测量各种物理现象中起着至关重要的作用。它们体积小,耐用性高,有助于我们在便携式电子产品中使用它们。如今,传感器可用于测量应力、压力、温度、颜色等。有许多类型的力传感器可用于不同类型的应用。力传感器的一些例子是称重传感器、气动称重传感器、电容式称重传感器、应变计称重传感器、液压称重传感器等。
  力传感器(force sensor)将力的量值转换为相关电信号的器件。力是引起物质运动变化的直接原因。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。具体的器件有金属应变片、压力传感器等,在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中,成为不可缺少的核心部件。
  力传感器的一般工作原理是对所施加的力作出响应,并将力值转换成可测量的量。市场上有各种基于各种传感元件的力传感器,大多数力传感器都是使用力敏电阻器设计的,这些传感器由传感膜和电极组成。
  力传感器主要由三个部分组成:
  1:力敏元件(即弹性体,常见的材料有铝合金,合金钢和不锈钢)。
  2:转换元件(最为常见的是电阻应变片)。
  3:电路部分(一般有漆包线,pcb板等)。
  力传感器应用的三大领域:
  称重传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间,保证安装合适,称重安全可靠;另一方面要考虑厂家的建议,对于传感器制造厂家来讲,它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等。
  譬如铝合金悬臂梁传感器适合于电子计价秤、平台秤、案秤等;钢式悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等;钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡等;柱式称重传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。
  称重传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、配料秤、罐装秤等。
  传感器在我们智能化的生活中扮演着重要的角色,其中,力传感器在力学中使用范围极广,常见应用在航天航空,汽车测试,医疗器械,自动化设备控制环境中,今天就来讲讲力传感器应用大三大领域。
  1:医疗康复领域
  应用对象:康复机器人
  应用方式:检测握手力,指尖捏合力,监测病人的指尖捏合力,握手力康复情况。
  应用传感器:普通力传感器
  2:踏板力测试系统
  应用对象:汽车
  应用方式:汽车踏板性能测试系统,是以测量臂空间解算为基础的汽车踏板智能化测试设备,能够实现对各型车辆的离合、油门和制动踏板进行行程及踏板力的测试。该仪器采用进口数采系统作为主控制核心,选用进口踏板力传感器及转角传感器作为主要测试元件,通过CAN
  总线接口进行数据传输,配置专业的操作软件,能实时的在上位机上进行显示并保存。
  应用传感器:踏板力传感器
  3:机器人抓取工件重量在线测量
  应用对象:机器人
  应用方式:机器人传送工件时适用;可以检测工件是否缺损,或者工件类型错误,或者多重工件拾取;因为是在机器人运动过程中测量,因此不占用机器人循环时间;对于6轴传感器,保证姿态不变化的情况下,任何方向上的检测都是可行的;对于3轴传感器,保证姿态不变化的情况下,保证Z轴向与重力方向一致时可行的。
  应用传感器:三维力/六维力传感器
  选择一个力传感器的方法:
  为了帮助您选择您的力传感器,我们简单的将选择分为5个步骤,希望能够帮助您缩小力传感器的选择范围。
  1:了解您的应用程序和您正在测量的内容。测力传感器不同于压力传感器或扭矩传感器,它们是用来测量拉力和压缩力的。
  2:确定力传感器的安装特性及其组装。你需要的静态负载还是动态类型?定义安装类型意思是你要如何安装这个力传感器,是内螺纹/外螺纹、直列式、侧面安装式、法兰安装式、通孔式还是压缩垫圈?
  3:确定最小和最大量程要求。在选择量程之前,一定要选择超过最大运行负载的量程,并确定所有的外部负载(侧负载或偏心负载)和力矩。
  4:确定力传感器的尺寸和形状要求(宽度、重量、高度、长度等)和机械性能要求(输出、非线性、迟滞、蠕变、桥的电阻、分辨率、频率响应等)其他需要考虑的特性包括(防水、低温、高温、多桥或冗余桥、和接口。
  5:确定应用程序所需的输出类型。力传感器电路以mV/V输出电压。因此,如果你的PLC或DAQ需要模拟输出、数字测压元件输出或串行通信,你肯定需要一个测压元件放大器或信号调节器。确保选择正确的放大器,并校准整个测量系统(负载传感器+信号调节器)。
  压力传感器选型时要看哪些参数?
  1:用途
  根据结构的不同,压力传感器可以分为测量绝对压力、相对压力和差压的三种类型。测定绝对压力时,传感器内自身带有真空基准压,而测量相对压力和压差时以大气压为参考。请根据用途选择不同结构的压力传感器。
  2:量程
  压力传感器的压力适用范围是分级的,这是因为压力传感器的弹性膜承受流体压力是有限度的,一旦超过此限度,弹性膜就会裂开。一般来说,每一个传感器都有20-300%的过压能力,因此,在选择时也不必选择太大的量程。
  3:精度
  压力传感器可用作压力表测量元件和传感器元件,并可自动控制。对使用者来说,往往希望压力传感器的精度越高越好,但是压力传感器在生产时要达到高精度,必然需要较高的工艺以及较严苛的环境,而且需要进行多次校准和补偿,相应的生产成本会增加,售价也随之增加。因此只需要根据压力传感器实际应用场合和要求,选择一个合理的精度和温度范围就好了。
  4:电学要求
  一般压力传感器的输出为模拟信号,近距离全范围的输出电压可达到100-150mV,输出电流可达到0-0101mA。远距离的输出信号电压会衰减,因此应通过电流信号进行输出。用压力变送器放大电流后,可以输出20mA以下的电流信号。这样,价格会加倍。
  5:作业方式
  作业方式也是需要考虑的重要问题。例如,将传感器用于测量气体压力与液体压力时,这两者的作业方式就是不同的,选择的传感器也不同。再例如,压力传感器的工作环境较差时,如有较大的振动、冲击、较大的电磁干扰,对传感器提出更严格的要求。
  6:温度
  温度对压力传感器的精度影响很大,为了消除温度的影响,需要应用各种温度补偿技术。温度范围越大,补偿技术的难度就越高,校准工作量就越大,所能保证的温度范围的精度就越低。为此,必须根据适用于压力传感器的实际温度范围和精度要求来选择。
  7:压力密封
  一般来说,压力传感器用的压力密封是橡胶、环氧树脂、聚四氟乙烯垫、钻孔嵌合、管螺纹嵌合及焊接等方式。所用的密封材料决定了压力传感器的工作温度范围。

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