技术参数传感器——力、压力、扭矩

为了实现技术过程的自动化和高精度控制，始终需要掌握有关关键技术参数当前值的信息。通常，为此目的使用各种传感器：力、压力、扭矩等。让我们来看看三种类型的传感器，让我们了解它们的工作原理。

首先，我们注意到在力或扭矩传感器的构造中，使用了敏感元件，其某些特性会根据一种或另一种外部影响导致的当前变形程度而变化。

这些可以是弹性金属板、弹簧或轴，其变形被传递到磁致伸缩、压电或半导体元件，其电或磁参数将直接取决于变形程度。测量这个参数就足以了解变形的大小，并相应地了解力（压力，扭矩）。

张紧应变片

最简单的应变计基于 应变计线转换器 包括一个承受变形的机械弹性元件和一个附在其上的应变计，其变形直接转换为电信号。

细（直径为 15 至 60 微米）镍铬合金、康铜或 ellinvar 线，用蛇形折叠并固定在薄膜背衬上，用作应变计传感器。这种换能器粘在要测量其变形的表面上。

机械弹性元件的变形导致导线沿其长度方向拉伸或压缩，而其横截面减小或增大，从而影响转换器对电流的电阻变化。

通过测量该电阻（它两端的电压降），我们可以了解机械变形的大小，并相应地了解力，前提是变形元件的机械参数已知。

压力表扭矩传感器

为了测量力矩，使用弹簧或细轴形式的敏感弹性元件，这些元件在工艺过程中被扭曲。测量弹性角变形，即弹簧起点和终点的相对角度，并将其转换为电信号。

弹性元件通常封装在一根管子中，管子的一端固定不动，另一端连接到角位移传感器，该传感器测量管子端部与可变形元件之间的发散角。

因此，获得了携带关于扭矩大小的信息的信号。为了消除来自弹簧的信号，应变电阻元件的导线通过滑环连接到电刷。

磁致伸缩力传感器

还有带有应变计磁致伸缩传感器的力传感器。在这里使用 逆磁致伸缩现象（Villari 效应），其原因在于当压力施加到由铁镍合金（例如永磁合金）制成的磁芯时，其磁导率会发生变化。

核心的纵向压缩导致膨胀 它的滞后环，环路的陡度降低，这分别导致导磁率值降低——传感器绕组的电感或互感降低。

由于磁特性是非线性的，而且受温度影响很大，因此有必要使用补偿电路。

以下一般方案适用于补偿。由镍锌铁氧体制成的闭合磁致伸缩磁芯受到可测量的力。这样的磁芯不会受到力压力，但两根导线的绕组相互连接，因此总电动势发生变化。

初级绕组相同并串联，由频率在十赫兹以内的交流电供电，而次级绕组（也相同）反向导通，在没有变形力的情况下，总电动势为0. 如果第一个核心的压力增加，输出端的总电动势不为零，与变形成正比。