力传感器的原理

大家可能会对传感器非常陌生，但是小兔相信大部分从事修理行业的朋友，对于力传感器并不陌生，对它采用的工作原理也是再熟悉不过了吧，力传感器是采用了各种力学原理，并且采用了数学中的原理通过力的作用，将接受到的外界信息经过加工处理，再通过传感器进行传输。也有很多的朋友对于它的工作原理好奇，那么小兔来为大家解析一下。

力学传感器是将各种力学量转换为电信号的器件，力学量可分为几何学量、运动学量及力学量三部分，其中几何学量指的是位移、形变、尺寸等，运动学量是指几何学量的时间函数，如速度、加速度等。力学量包括质量、力、力矩、压力、应力等。根据被测力学的不同，这里我们首先要介绍的是应用最为广泛的应变式压力传感器。

在以后的网页中，我们将逐步介绍其它类型的力学传感器。[学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

下面我们主要介绍这类传感器。[了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。

通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。[属电阻应变片的内部结构由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。

根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。

力传感器采用了大部分的力学原理，其中包括了力学理论的三个部分，所以才称之为力传感器，力传感器的类型也是多种多样，不过主要采用的原理都是大同小异的，因为都和力有相关性，所以力传感器也广泛应用在称重这一环节，根据小兔的了解力传感器在很多的地泵中都有应用，用来对一些大型的可移动的物体进行称重。对于它的工作原理就介绍到这里了。

而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。[阻应变片的工作原理[属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。

金属导体的电阻值可用下式表示[中：ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm体的截面积(cm

了大部分的力学原理，其中包括了力学理论的三个部分，所以才称之为力传感器，力传感器的类型也是多种多样，不过主要采用的原理都是大同小异的，因为都和力有相关性，所以力传感器也广泛应用在称重这一环节，根据小兔的了解力传感器在很多的地泵中都有应用，用来对一些大型的可移动的物体进行称重。对于它的工作原理就介绍到这里了。

光纤测力传感器

光纤测力传感器通常由两个部分组成：光纤和测量头。为了方便测量，测量头上通常会有一个红色的指示头（即“红头”），也可以称之为光纤测力传感器的“取力头”。在测量前，请确保正确安装好光纤测力传感器，以及校准仪器。以下是使用光纤测力传感器测试材料的步骤：

1、传感器的测量范围和分辨率是否适合您的测量需求。

2、在您要测试的材料上。测量头应该安装在材料上的正常工作方向上，并且光纤的方向应与材料的主轴方向垂直。

3、通电并预热。光纤测力传感器需要预热一段时间才能达到稳定的测量状态，具体时间取决于仪器型号和厂家的规定。

4、进行测量。将材料应用于受力状态，并记录光纤测力传感器读数。注意，应用负载时需要缓慢增加负载，以免突然超载导致仪器损坏。

5、根据测量结果和光纤传感器的参数进行计算，得出材料受力状态的相关数据。

3、力传感器类型 不同的类型不同的功能

传感器的种类多种多样，而且传感器采用的原理也是多种多样的，不知道大家有没有听说过力传感器，它也是传输信息的一种感应器，力传感器的组成简单就由三部分组成，但是它的质量特别好，并且应用非常广泛，在很多的测量方面的工作上都有应用，并且力传感器的种类类型也是多种多样的，它们的应用也是各不相同的，但是都属于传感器这一类，小兔来具体大介绍一下它们。

应变管式

在筒壁上贴有，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用。

膜片式

它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜片。膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到负的最大值，切向应变为零。因此常把两个应变片分别贴在正负最大应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计(见电阻应变计)则能最大限度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性较显著。膜片式压力传感器的最新产品是将弹性敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身，即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感器(见压阻式传感器)。

应变梁式

测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。图3中两端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点，应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。

组合式

在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的最大应变处。实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、环形梁、薄壁筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。应变式压力传感器主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、内燃机管道压力等等。

力传感器的分类也是很多的，它可以分个六个不同的方式进行传递信息，在使用过程中力传感器可能会出现一些故障，或直接导致传感器损坏不能使用，那么我们就要对它进行更换，我们在更换时要注意，将现在的力传感器的位置与原来得力传感器的位置进行重合，千万不要私自变换它的位置。还有就是我们要根据自己的需求，去挑选购买适合自己的力传感器。

4、力传感器的作用介绍

不知道大家是如何理解力传感器的作用的?下面我就来为大家介绍一下什么是力传感器的作用吧说，就是一种将信号转变为电信号输出的电子元件。简单来说，就是等于一个过渡的过程，一种东西升级为另一种更为科学，更为人们所需要的一种物质。然而，力传感器也有一定的力度受限标准的，也会有规定了力传感器的受力方面的。

力传感器主要由三个部分组成:第一，力敏元件，即弹性体，常见的材料有铝合金，合金钢和不锈钢;第二，转换元件，最为常见的是电阻应变片;第三，电路部分，一般有漆包线，pcb板等。主要分类有四种：第一，应变管式，在筒壁上贴有，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量应变片。当没有压力时4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成"腰鼓形",使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系的电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力。应变管式压力传感器的结构简单、制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用;第二，膜片式，它的弹性敏感元件为周边固定圆形金属平膜片。膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到负的最大值，切向应变为零。

因此常把两个应变片分别贴在正负最大应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计(见电阻应变计)则能最大限度地利用膜片的应变效果。这种传感器的非线性较显著。膜片式压力传感器的最新产品是将弹性敏感元件和应变片的作用集于单晶硅膜片一身，即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感器(见压阻式传感器;第三，应变粱式，测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构。一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。图3中两端固定梁的最大应变处在梁的两端和中点，应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式，例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成;第四，组合式，在组合式应变压力传感器中，弹性敏感元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最敏感的部位，而应变片则贴在弹性应变元件的最大应变处。

实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式。感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、环形梁、薄壁筒等。它们之间可根据不同需要组合成多种型式。应变式压力传感器主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、内燃机管道压力等等。

以上就是分别为大家介绍了什么是力传感器；力传感器的几个组成部分；力传感器的几个主要分类。相信大家都对力传感器的作用都有了一定的了解，希望广大爱好了解力传感器的爱好者能够受益，无论在工作上，还是生活上都能在这方面略有优势。同时，也希望在力传感器领域上的各大人士把它做得更好，在我们现实生活中，得多更多的赞同。