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剪切力传感器的原理

2023-05-10

剪切力传感器也叫剪应变式传感器,是一种测量剪切力的装置。其原理是利用材料的弹性变形和电阻变化之间的关系,将外力作用在力传感器上,使之产生微小的形变,进而改变传感器内部的电阻值,将其转化为电信号输出。


具体来说,主要由感应器、弹性体、敏感电阻等部分组成。所谓感应器,就是传感器外形的金属体,其具有一定的承载能力。弹性体一般采用一根长条形的杆状构件,端部分别固定在感应器上。这样当有剪切力作用在传感器上时,弹性体就会发生一定的弯曲,而感应器也会相应地受到位移。


敏感电阻是剪切力传感器中关键的部分,它基于弹性体在受力情况下发生的形变而发生相应的电阻变化。这种电阻变化一般在不到1%之内,因此需要通过精密的电子学与信号处理来扩大信号幅度。敏感电阻一般由各种合金或者材料制成,例如铂金(Pt)、钽(Ta)、钨(W)等,其特性主要取决于制备工艺、材料纯度、材料形态和尺寸等。


剪切力传感器常用于测试各种金属、非金属或合成材料的剪切性质,可用于力学实验、生产线自动化、重载机械、滑动门、物料输送等领域。与传统机械式测力仪或者力臂相比,具有更高的精度、更小的尺寸、更宽的测量范围等优点。同时其自身也具有一定的阻尼性,可以减少外部因素对测量结果的影响。

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