技術參數傳感器——力、壓力、扭矩

為了實現技術過程的自動化和高精度控制，始終需要掌握有關關鍵技術參數當前值的信息。通常，為此目的使用各種傳感器：力、壓力、扭矩等。讓我們來看看三種類型的傳感器，讓我們了解它們的工作原理。

首先，我們注意到在力或扭矩傳感器的構造中，使用了敏感元件，其某些特性根據一種或另一種外部影響導致的當前變形程度而變化。

這些可以是彈性金屬板、彈簧或軸，其變形被傳遞到磁致伸縮、壓電或半導體元件，其電或磁參數將直接取決於變形程度。測量這個參數就足以了解變形的大小，並相應地了解力（壓力，扭矩）。

張緊應變計

最簡單的應變計基於 應變計線轉換器 包括一個承受變形的機械彈性元件和一個附在其上的應變計，其變形直接轉換為電信號。

細（直徑為 15 至 60 微米）鎳鉻合金、康銅或 ellinvar 線，用蛇形折疊並固定在薄膜背襯上，用作應變計傳感器。這種換能器粘在要測量其變形的表面上。

機械彈性元件的變形導致導線沿其長度方向拉伸或壓縮，而其橫截面減小或增大，從而影響轉換器對電流的電阻變化。

通過測量該電阻（它兩端的電壓降），我們可以了解機械變形的大小，並相應地了解力，前提是變形元件的機械參數已知。

壓力表扭矩傳感器

為了測量力矩，使用彈簧或細軸形式的敏感彈性元件，這些元件在工藝過程中被扭曲。測量彈性角變形，即彈簧起點和終點的相對角度，並將其轉換為電信號。

彈性元件通常封裝在一根管子中，管子的一端固定不動，另一端連接到角位移傳感器，該傳感器測量管子端部與可變形元件之間的發散角。

因此，獲得了攜帶關於扭矩大小的信息的信號。為了消除來自彈簧的信號，應變電阻元件的導線通過滑環連接到電刷。

磁致伸縮力傳感器

還有帶有應變計磁致伸縮傳感器的力傳感器。在這裡使用 反磁致伸縮現象（Villari 效應），其原因在於當壓力施加到由鐵鎳合金（例如永磁合金）製成的磁芯時，其磁導率會發生變化。

核心的縱向壓縮導致膨脹 它的滯後環，環路的陡度降低，這分別導致導磁率值降低——傳感器繞組的電感或互感降低。

由於磁特性是非線性的，而且受溫度影響很大，因此有必要使用補償電路。

以下一般方案適用於補償。由鎳鋅鐵氧體製成的閉合磁致伸縮磁芯受到可測量的力。這樣的磁芯不會受到力壓力，但兩根導線的繞組相互連接，因此總電動勢發生變化。

初級繞組相同並串聯，由頻率在十赫茲以內的交流電供電，而次級繞組（也相同）反嚮導通，在沒有變形力的情況下，總電動勢為0. 如果第一個核心的壓力增加，輸出端的總​​電動勢不為零，與變形成正比。