Co to jest czujnik siły? Jakie są typy?

Co to jest czujnik siły? Jakie są typy?

Siła jest bezpośrednią przyczyną zmian w ruchu materii. Czujnik siły może wykryć różne wielkości mechaniczne, takie jak napięcie, ciąg, ciśnienie, waga, moment obrotowy, naprężenie wewnętrzne i odkształcenie. Zazwyczaj czujnik siły składa się z wrażliwego elementu i elementu transdukcji. Jest to urządzenie lub sprzęt zdolny do wykrywania określonych danych pomiarowych i przekształcania ich w użyteczne sygnały zgodnie z niektórymi regułami.

W tej nowej erze czujniki siły znalazły powszechne zastosowania, szczególnie na polach przemysłowych. Aby skutecznie używać czujników siły, należy dobrze zrozumieć ich definicję i funkcje. Czym dokładnie jest czujnik siły i jakie są typy? Poznajmy!

Czujniki siły występują w wielu typach i można je podzielić na podstawie różnych efektów fizycznych i zasad wykrywania na czujniki odkształcenia oporowe, czujniki piezomagnetyczne i czujniki piezoelektryczne.

1. Czujniki siły miernika odkształcenia:

czujniki siły miernika odkształcenia są szeroko stosowane wśród wszystkich czujników siły. Oferują wysoką dokładność pomiaru i mogą mierzyć zarówno małe, jak i duże siły dynamiczne i statyczne, co stanowi około 90% wszystkich czujników. Zasada robocza czujników siły odkształcenia jest podobna do zasady czujników ciśnienia wskaźnika odkształcenia. Składają się one z elastycznego wrażliwego elementu i przymocowanych do niego wskaźników odkształceń. Czujniki te najpierw przekształcają zmierzoną siłę w odkształcenie elementu sprężystego, a następnie używają efektu odkształcenia rezystancji do pomiaru odkształcenia, czytając w ten sposób wyjście.

2. Piezomagnetyczne czujniki siły:

- Gdy materiały ferromagnetyczne są poddawane zewnętrznym siłom rozciągającym lub ściskającym, ich przepuszczalność magnetyczna zmienia się wraz z wielkością i kierunkiem naprężenia. Pod siłami rozciągania przepuszczalność magnetyczna wzrasta w kierunku siły i nieznacznie zmniejsza się prostopadle do kierunku siły. Pod siłami ściskającymi zmiany są odwrotne. To fizyczne zjawisko, znane jako magnetostrycki efekt materiałów ferromagnetycznych, można zastosować do pomiaru siły.

3. Piezoelectric Sensors:

- czujniki piezoelektryczne mogą mierzyć różne siły dynamiczne, uderzenia mechaniczne i wibracje. Są one szeroko stosowane w akustyce, medycynie, mechanice i polach morskich ze względu na ich niewielką rozmiar, lekką odpowiedź o wysokiej częstotliwości i wysoki stosunek sygnału do szumu. Na podstawie kształtu komórki obciążenia (rodzaj czujnika siły) można podzielić na komórki obciążenia wspornikowe, czujniki typu S, komórki obciążenia płyt, czujniki pudełka i czujniki typu mówienia.

Czujniki siły przeniknęły w szerokim zakresie dziedzin, w tym eksploracji zasobów, eksploracji morskiej, rozwoju przestrzeni, produkcji przemysłowej, ochrony środowiska, diagnostyki medycznej, bioinżynierii, a nawet zachowaniu reliktów kulturowych. Nie jest przesadą stwierdzenie, że prawie każdy nowoczesny projekt inżynierski, od rozległej przestrzeni po głębokie morze i różne złożone systemy inżynieryjne, opiera się na różnych czujnikach sił.