力传感器的原理与应用
作为工程机械中不可缺少的核心安全部件,测力传感器是决定整个系统准确性和可靠性的关键基础部位,甚至是整个力控系统的心脏,其准确度、稳定性和可靠性,直接影响测量系统的计量性能。其中,大多数通用力传感器内部采用的敏感元件都是应变片,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。
力传感器应变片原理,资料图
具体来说,力传感器可将传感器与放大、运算以及其它物理量,如温度、压力、角度、加速度、振动等环节集成到一起,从而使使用者通过有线、无线、总线传输模式,直接读取或使用力值及其它物理量值变化,为高端机械设备应用提供全面安全保障。
以农业机械为例,近年来,黑龙江农垦系统引进的各种型号的拖拉机都装有不同种类的力传感器,在力调节、位调节和力位综合调节方面,均由力传感器监测并直接控制,充分显示了机器作业过程中的先进性和驾驶员操作的方便性。
测力传感器原理示意图,资料图
测力传感器的原理与应用
测力传感器电路工作原理图
测力传感器的用途主要是感知物体重量、拉力、张力或者扭力,将此信号传递给控制器,从而根据预设值设备响应后续动作。
例如,旋挖钻机上安装的销轴式力传感器,便是一种测力传感器,其主要作用就是钻杆触底保护,防止卷扬过放出现钢丝绳乱绳及加压过大导致断绳。简单理解就是,当旋挖钻机打桩的时候,钻杆触底或打桩加压过大,测力传感器会把力值变化反馈给控制器做出判断,进而控制钻机卷扬收放或停止钻机工作,防止出现安全事故和设备损坏。
旋挖钻机,资料图
国内力传感器市场与未来
具体到力传感器市场,目前国内还是主要以hbm、托利多、ati等进口品牌为主。相对而言,力传感器产业整体需求规模小又多样化,现在国内的高端力传感器公司品牌并不多。不过,对于力传感器来说,未来的发展前景广阔,微型集成化与智能化将是力传感器未来的发展方向及趋势。