測力傳感器的使用原理及發展

于慶龍（佳木斯市質量技術監督檢驗檢測中心，黑龍江　佳木斯　154004）

測力傳感器的使用原理及發展

于慶龍
（佳木斯市質量技術監督檢驗檢測中心，黑龍江佳木斯154004）

傳感器作為人機交流的主要工具之一，它能在不停止機器運行狀態的前提下及時的提取設備運行狀態，并對相關信息做出處理，為人們進行下一步控制決策提供依據。本文簡單介紹了測力傳感器的組成以及工作原理，并提出了使用中需要注意的各種事項，以供同行工作參考。

測力傳感器；使用原理；靈敏度

傳感器在目前工業生產中采用較多，它是機械設備運行狀態的信息顯示基礎，讓管理人員及時的了解到設備的運行狀態，為工作人員設備控制決策提供指導依據。近年來，隨著科學技術的進步，傳感器在產品和參數設計上也發生了重大變化。自從20世紀以來，國外發達國家就已經開始實現無樣機生產模式，這也是傳感器技術在工業生產領域應用的開始，目前這一技術早已滲透到社會各個行業。

1　測力傳感器概述

隨著科學技術的進步，傳感器早已經被廣泛的應用在各個生產行業當中，成為生產領域設備控制的技術基礎。傳感器的工作原理在于將專用的測力芯片安裝在應變粘貼上，并將這些設備置放在需要測量的彈性軸上，由此組成系統的應變橋，如果應變橋提供的電源是可測試彈性軸受到損傷的信號，利用扭矩傳感器進行測試的時候是一個比較成熟的檢測手段，并將此作為應變電測技術的依據。在工作中測力傳感器的應用是一個精度高、頻率快、可靠性好且壽命長的工作有點。

2　測力傳感器的組成

傳感器在目前生產工作中的主要作用在于將非電量利用一些特殊的設備轉換成為電能輸送給目標機械，這種系統在當前應用各種包含了電源、轉換原件、敏感原件等四個不同的方面構成的。

2.1 敏感元件。敏感原件是測力傳感器構成中的關鍵內容，它是在感受到被測量目標發生變化之后而產生特殊變量，并利用相應原理將測量變換成為容易傳輸的電能的某一變量。比如在膜片式壓力傳感器中，敏感原件通常都是直接放置在彈性膜片上面的，它的工作原理是利用膜片受到壓力信號所發生的變形而傳遞敏感信號，進而為下一步工作的更好開展做好準備工作。

2.2 轉換元件。轉換原件顧名思義就是將敏感原件發出的敏感信號通過這一裝置轉換成為可供傳輸的電能信號等，它的應用是將電能和非電能進行轉換的一個裝置。目前的測力傳感器應用中轉換原件是按照化學、物理以及生物效能來工作的，從而達到科學轉換電能與非電能關系的一種方式。

2.3 測量電路。在具體的傳感器應用中，電路轉換信號的輸出難度極大，且控制困難，究其原因是因為電能的大小在這一個環節無法直接的利用有關測量儀器顯示出來，不能直接被工作人員記錄，因此在工作中需要進一步的對電量形式的輸出量進行轉變，將這種電量輸出轉變成為點亮新號，從而完成測量工作的開展。在變壓式傳感器測量工作中，電路測量是采用橋式電路為主的，這種電量測量模式將電量轉變成為電阻值，從而形成一個新的電壓信號，這種信號在放大處理之后直接會顯示在就裝置中，從而達到記錄電流的目的。

2.4 輔助電源。有一些傳感器在應用中除了具備上述幾種元件之外，還需要準備一些輔助性的電源，以保證傳感器工作的正常開展。

3　對測力傳感器的工作原理

測力傳感器本身是一個由多種子系統構成的內容，它在應用之中利用一個或者多個受到壓力變形之后的彈性體及變形量電阻片構成測量基礎，然后利用電橋電路及轉換原件來輸送測量到的電能及非電能，并利用粘貼在彈性體上的傳到裝置進行控制，從而實現測力傳感器的正常科學運轉。在測力傳感器中，在敏感原件受到外力作用之后，敏感元以及彈性片必然隨之發生變形且引發電阻變化，這個時候電阻在變動中引發電橋平衡變動，從而讓轉換元及時的將各種電能與非電能進行轉變，形成多種可以讓人識別的電能信號。

3.1 基本要求。彈性體在應用中它隸屬于機械結構體系，但是因為它本身功能的特殊性要求，這一結構與普通的機械零件還存在顯著的差異。目前，測力原件中的普通機械零件和構件都需要滿足足夠大的安全系數，且在相應的強度和剛度下達到有效利用，同時在外力條件下我們要充分重視應力的具體分布情況，對不按照要求進行的應力要嚴格按照彈性內容進行。但是在具體的彈性片工作中，由于它本身同粘性電阻相連接，因此在滿足機械強度要求的同時還要達到粘性電阻的敏感變動要求。

3.2 改善應力（應變）不規則分布的“應力集中”原則。在機械零件或構件的測試過程中，通常認為應力（應變）在零件或構件上是規則分布的，如果零件或構件的截面形狀不發生變化，不必考慮應力（應變）分布不規則的問題。其實，在機械零件或構件的設計中，對于應力（應變）不規則分布的問題并非不予考慮，而是通過強度計算中的安全系數將其包容在內了。

4　新技術在傳感器方面的應用

4.1 新材料、新工藝和新技術的開發應用。在各種新材料、新技術不斷涌現的關鍵時期，半導體技術在敏感技術中占有突出的優越性，半導體不僅有著傳感靈敏度高、響應速度快且體積小的優勢，而且它在整個測力傳感器研究中占有主導地位。在半導體傳感技術的應用中，其中很大程度上能實現精密細微加工技術，且能夠按照加工原件開展工作，也可以提高傳感器的工作應用性能。

4.2 測力傳感器的多元化發展。目前，我國測力傳感器發展的多元化、綜合化、信息化和數字化趨勢越來越突出，在工作中采用集成加工技術進行制造勢在必行，它是減少測力傳感器體積、減輕其重量和提高自動化程度的關鍵，同時這一技術的利用還讓測力傳感器內部穩定性、測量可靠性、生產成本等環節得到了保障。

結語

總之，我們可以預計在未來科技發展中，傳感器技術的發展必然突飛猛進，其必然隨著各種學科的交融與滲透相互促進和優化。但是由于測力傳感器本身存在原理復雜性、功能多樣性及工作目標多元化要求，在測力傳感器選擇上我們也無法自覺按照上述工作原則開展，因此在設計中還需要重視測力傳感器的測力精度和測力靈敏度要求。

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