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力傳感器原理及應用
有許多物理定律是建立在力的概念上的,力作用于質量為m的物體時,會改變物體的速度。有許多與力有關的概念,如推力、阻力和扭矩,當應用于一個物體時,推力會增加物體的速度,而阻力會降低速度,扭矩會引起物體轉速的變化。當物體中的力平衡分布時,就看不到加速度。隨著技術的進步,人們引入了一種有助于監測力的傳感器,即力傳感器。今天,讓我們來看看力傳感器的工作原理及其應用。
富蘭克林爵士在20世紀70年代發現,一些材料在受到外力作用時,會改變其電阻值,這些材料被稱為力敏元件。這些材料被用來制造一個可以測量力的傳感器。力傳感器是一種有助于測量施加于物體的力的傳感器,通過觀察力敏電阻器電阻值的變化量,可以計算出施加的力。
力傳感器的一般工作原理是對所施加的力作出響應,并將力值轉換成可測量的量。市場上有各種基于各種傳感元件的力傳感器,大多數力傳感器都是使用力敏電阻器設計的,這些傳感器由傳感膜和電極組成。
力敏電阻器的工作原理是基于接觸電阻的特性。力敏電阻器包含一個導電聚合物膜,當力作用于其表面時,該膜以可預測的方式改變其電阻,這種薄膜由排列在基質中的導電和非導電微粒組成,尺寸為亞微米。當力作用于薄膜表面時,微粒接觸到傳感器電極,改變了薄膜的電阻,電阻值的變化量給出了所施加力的測量值。
為了提高力敏電阻器的性能,人們正在通過多種不同的方法進行各種努力,例如,為了盡量減小聚合物的漂移,正在測試各種電極結構,通過用碳納米管等新材料代替聚合物,用傳感器進行測試等。
力傳感器的主要用途是測量施加的力。有各種類型和尺寸的力傳感器可用于不同類型的應用。有許多類型的力傳感器可用于不同類型的應用。力傳感器的一些例子是稱重傳感器、三維力傳感器、六維力傳感器、應變計稱重傳感器等。
應變式稱重傳感器是一種力傳感器,與其他力傳感器相比,具有力敏電阻的力傳感器具有體積小、成本低、抗沖擊性好等優點。由于體積小,它們被用于便攜式電子設備和增強的移動交互。