電阻應(yīng)變傳感器的研發(fā)及應(yīng)用

電阻應(yīng)變傳感器的工作原理是基于四個(gè)基本的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié):力(重力)-應(yīng)變(e)-電阻變化(δR)-電壓輸出(δU)。由于金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)(即金屬導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)其拉長(zhǎng)時(shí)，電阻增大，當(dāng)壓縮時(shí)，電阻減小。第一代電阻應(yīng)變傳感器代電阻應(yīng)變傳感器。經(jīng)過(guò)不斷的努力和完善，應(yīng)變傳感器的設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝技術(shù)成熟，測(cè)量精度和可靠性日益提高。到目前為止，它已經(jīng)應(yīng)用于幾乎所有的稱(chēng)重領(lǐng)域和各種測(cè)力領(lǐng)域。

應(yīng)變傳感器的另一個(gè)廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是力值測(cè)量。更準(zhǔn)確地說(shuō)，它廣泛應(yīng)用于基于質(zhì)量的各種導(dǎo)出測(cè)量。例如力(N)、壓力(Pa或MPa)、密度(g/cm3或kg/cm3)、扭矩()等。在過(guò)去的幾年里，人們已經(jīng)習(xí)慣了負(fù)載傳感器(Load-cell)或稱(chēng)重傳感器(Weighingcell)的名稱(chēng)。就其本質(zhì)而言，這兩種含義相同的傳感器都是基于質(zhì)量(KG)。理論上，表征實(shí)體性質(zhì)的質(zhì)量與上述導(dǎo)出量無(wú)關(guān)，但從測(cè)量技術(shù)的角度來(lái)看，它是密切相關(guān)的。起義，質(zhì)量不能直接測(cè)量。利用地球重力場(chǎng)質(zhì)量的力效應(yīng)進(jìn)行精確測(cè)量，重量本身是指地球與物體之間引力的力學(xué)量。所以在這一點(diǎn)上，負(fù)荷傳感器和測(cè)力傳感器是相似的。第二，力是向量，不是材料的性質(zhì)，所以力的標(biāo)準(zhǔn)器是從質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)器導(dǎo)出的。雖然兩者關(guān)系如此密切，但測(cè)力傳感器作為電阻應(yīng)變傳感器的平行分支，在測(cè)量范圍、誤差帶表示、工作溫度、載荷特性、設(shè)計(jì)剛度和固有頻率等方面都有其特殊要求。在力值測(cè)量的許多場(chǎng)合，被測(cè)力值有時(shí)遠(yuǎn)比重力復(fù)雜，要求測(cè)力傳感器輸出被測(cè)力值的每個(gè)力值分量對(duì)應(yīng)的地電信號(hào)，因此結(jié)構(gòu)和電子線(xiàn)路比稱(chēng)重傳感器復(fù)雜。而且被測(cè)力值往往是時(shí)間函數(shù)，頻率從幾赫到幾千赫不等。為使幅頻特性不失真，傳感器本身的自振頻率已成為測(cè)力傳感器的重要技術(shù)參數(shù)。

隨著電子衡器生產(chǎn)水平的提高和應(yīng)用的日益普及，電子衡器的檢定規(guī)程和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)日益完善，并列測(cè)力傳感器的確切定義和統(tǒng)一的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)有待建立。鑒于上述原因，本書(shū)不應(yīng)分類(lèi)過(guò)細(xì)，而應(yīng)在測(cè)力傳感器范圍內(nèi)闡述一些與力或無(wú)關(guān)的物理量。利用電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器獲取力值信息具有以下優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)換元件體積小、反應(yīng)快、真小、測(cè)力范圍寬(幾千克到幾千噸)、效率高、使用方便、信號(hào)傳輸遠(yuǎn)距離、與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)配套。由于電阻應(yīng)變傳感器在測(cè)力領(lǐng)域的應(yīng)用，力值測(cè)量技術(shù)正在激發(fā)這一深刻變化。

早在20世紀(jì)50年代，鋼鐵工業(yè)就將力傳感器作為軋制力的檢測(cè)元件應(yīng)用于軋機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

近年來(lái)，其他工業(yè)部件也使用力傳感器作為生產(chǎn)過(guò)程中力值的監(jiān)測(cè)部件，解決了許多傳統(tǒng)工藝問(wèn)題。

早年，航空工業(yè)部門(mén)利用力傳感器研究了風(fēng)洞中各種飛機(jī)模型的力學(xué)特性。

金屬切削機(jī)床研究所使用力傳感器測(cè)量車(chē)削力、鉆削力、磨削力和銑削力。

農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所使用的力傳感器研究農(nóng)具耕作的應(yīng)力狀況。

連續(xù)灌入的雙橋靜態(tài)觸摸探頭已廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)部門(mén)，以便快速了解土層的結(jié)構(gòu)和性能。扭矩傳感器作為裝配線(xiàn)上自動(dòng)工裝設(shè)備的一次元件，市場(chǎng)需求廣闊。近年來(lái)，測(cè)力傳感器作為測(cè)力儀器中的關(guān)鍵部件的需求日益增加。從大公里設(shè)備到微型家電，有效公里的實(shí)測(cè)可以為設(shè)備本身的改進(jìn)提供數(shù)字依據(jù)。

在船舶牽引力、錨鏈拉力、樁基錘擊貫入力、樁基長(zhǎng)期承載力等工程試驗(yàn)中，需要數(shù)百?lài)嵣踔翑?shù)千噸的大力傳感器，而生物醫(yī)學(xué)工程的基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)需要幾毫牛的力傳感器。

機(jī)械材料試驗(yàn)機(jī)越來(lái)越被電子和數(shù)字材料試驗(yàn)機(jī)所取代。由于力傳感器生產(chǎn)水平的提高，精心生產(chǎn)的力值比對(duì)傳感器的綜合誤差已經(jīng)達(dá)到，因此力傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于力值比對(duì)和力值傳遞的工具。近幾年來(lái)，50t,100t,2000t力值比對(duì)標(biāo)定設(shè)備已成功開(kāi)發(fā)并投入生產(chǎn)和使用。

電阻應(yīng)變傳感器作為傳感技術(shù)的重要分支，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中規(guī)模相當(dāng)大、部分進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的新興產(chǎn)業(yè)，受到政府各部門(mén)的重視。

在人類(lèi)設(shè)備進(jìn)入信息時(shí)代的今天，我們必須盡快普及傳感器技術(shù)，尤其是應(yīng)用技術(shù)。傳感器產(chǎn)品的應(yīng)用開(kāi)發(fā)不僅可以提高工業(yè)自動(dòng)化水平，還可以進(jìn)一步促進(jìn)傳感器技術(shù)的提高和傳感器行業(yè)的繁榮。

深圳力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高精度測(cè)力傳感器、微型測(cè)力傳感器、稱(chēng)重傳感器、拉壓力傳感器的綜合技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)。

公司主要生產(chǎn)各種稱(chēng)重、測(cè)力、壓力、扭矩傳感器等千余種產(chǎn)品。稱(chēng)量范圍小至幾克，大至1000多噸；具有高、中、低溫傳感器，適用于各種惡劣環(huán)境下的高防護(hù)等級(jí)傳感器。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造、紡織、電子、油田、化工、機(jī)械加工、能源、環(huán)保、醫(yī)療、交通、建材等領(lǐng)域的自動(dòng)化工程檢測(cè)和過(guò)程控制。

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