基于应变的力传感器

工作原理

为了解释 传感器如何工作，我们首先需要来回答这个问题： 应变片如何工作，大多数通用力传感器内部都有应变片。

让我们来简单地了解下应变片：其作为电导体牢固地附着在基底上。当基底被拉伸时，应变片将会变长。反之被压缩时，应变片将会缩短。结果是导致应变片 电阻产生变化。这就是应变测量原理，通过应变电阻产生变化来确定应变大小。

为了生产力传感器，除了应变片外还需要一个弹性体 - 例如采用不锈钢。应变片将牢固地黏贴在弹性体上。我们采用弹性体最简单的形式 - 钢圆柱体来进行说明。

 如果应变片被压缩，其电阻（Ω）会下降，如果拉伸，则电阻增加。

图中为惠斯通电桥，四个应变片组成一个 “环”。 

图中显示的四个应变片组成惠斯通电桥。这里不详细解释惠斯通电桥（详情见参考书“ '采用应变片进行应力测量和传感器制造‘)。 最重要的是，由于应变片牢固地黏贴在弹性体上，因此 应变片将产生和弹性体一样的变形，这将导致 电阻产生变化。惠斯通电桥输出信号将提供这些变形信息。这样就可以计算出作用在应变片上的力的大小。这就是力传感器的工作原理。

称重传感器和力传感器之间有什么区别？

原理上，它们似乎非常类似：称重传感器测量质量或重量，力传感器测量力（即N或牛顿）。他们是否可以互换？每个牛顿大约等于100克，力传感器物理单位可以转换为称重传感器单位！但是实际上不是这么简单。

区别1

称重传感器仅测量重量，而且仅是重力场方向。而且重量将一直大于 0。如果一个容器放在称重传感器下方，其并不会产生一个相反方向的重量。而力传感器则不同，其可以测量正方向，反方向以及拉力和压力等。

区别2：

称重传感器在工厂中生产，然后再现场进行标定。力传感器生产后立即在工厂进行校准，并且需要保证传感器拆下并安装后，测量值相同。因此，力传感器具有比称重传感器更坚固的结构，以保证在变化条件下的测量值的重复性。

区别3:

称重传感器和力传感器的标准不同，称重传感器一般为贸易秤标准，而立传感器需要满足 VDI 2635 或 ISO 376 标准。在这些标准中，可重复性其其中最重要的因素。

应用领域

"力传感器几乎可以用于任何地方，例如测试台的气隙力测量，即使力传感器没有接触到平台，力依然可以测量"。 

总而言之，我们将看一下力传感器的应用领域。

• 测试对物体的作用力。示例：如意外事故对摩托车头盔的影响。

• 测量值和参考值之间进行国际比对。世界各地的计量机构都使用特别精确的力传感器进行测试。提供参考测量值。

• 在测试台上，力传感器通常确保可以精确地控制所需的载荷：例如对飞机的机翼的加载测试，模拟真实的飞行状态。

• 工业设备，例如在印刷机，装配线或终端测试中，例如盖子是否被压紧等。