力传感器vs应变传感器
牛顿第一惯性定律指出:“任何物体都保持其静止状态或在直线上匀速运动，除非施加在其上的力迫使其改变这种状态。”换句话说，它的意思是“如果没有合力作用在物体上，它的加速度(a)将等于零”。
要了解力传感器，首先让我们了解力。如前所述，当力作用于一个自由物体时，它会给这个物体一个力方向上的加速度。根据牛顿的研究，加速度与作用力F成正比，与物体质量m的性质成反比。
a = F/m
其中a是加速度，
F是力，是矢量
M是质量，是个标量
力的单位是“将1千克质量加速到1米/秒的加速度值的力2”。力的单位也被牛顿引用。
牛顿第三定律提供了两个物体之间的关系。它说:“每一种作用总是与同等的反作用相对立;或者说，两个物体对彼此的相互作用总是相等的，并且指向相反的部分。”
在工程中，介质密度是指单位体积的物质量。力的测量是土木和机械工程分支中非常重要的各种测量方法。无论何时测量压力;它需要测量力。通常在处理固体时测量力;而压力是在测量液体和气体等流体时测量的。换句话说，当作用在点上时考虑力，而当力分布在大范围时测量压力。
力传感器分为两大类，即定量和定性。
一个定量传感器实际上测量的是力，并以电信号的形式表示其值。例如应变计和测压元件。
定性传感器是阈值设备。它们的作用是，当力的大小超过预定的阈值水平时，输出信号将可用。这是受到强力作用的。计算机键盘就是这种类型的力传感器的例子。这种类型的定性力传感器用于运动和位置探测器。定性压力传感器是压敏地板垫和压电电缆。
力传感器采用以下方法来检测力。
1)。通过平衡未知力和标准质量的引力。
2)。通过测量施加力的已知质量的加速度。
3)。通过平衡力与电磁力发展的力。
4)。通过将力转换为流体压力并测量该压力。
5)。通过测量未知力在弹性构件中产生的应变。
方法3、4和5是现代传感器中最常用的方法。
在大多数传感器设计中，力并没有直接转换成电信号。采取了一些中间步骤。例如，力传感器可以由力位移转换器和位置传感器组合而成。
前者可以使用简单的线圈弹簧设计，其压缩位移x由弹簧系数k和力F定义，使
x = k* F
图1(a)为由弹簧和LVDT位移传感器组成的力传感器。LVDT传感器产生的电压与施加的力成正比。构造的另一种传感器如图2.b)所示，采用弹簧和压力传感器。压力传感器与一个充满流体的风箱结合在一起，风箱承受压力。充满流体的波纹管通过在压力传感器的传感膜上分配输入的局部力来作为压力转换器的力。
应变仪
的一个流行的例子应变传感器是应变仪。它是一种电阻式弹性传感器，其电阻是施加应变的函数。由于所有材料都需要一些力来变形，因此阻力可以与施加的力成正比。这被称为压阻效应。如表中所述，对于少数几种材料，该效应用规格因子(Se)表示。
| 材料 | 应变计系数 | 电阻 | 电阻温度系数 |
|---|---|---|---|
| 57% Cu, 43% Ni | 2 | One hundred. | 10.8 |
| 铂合金 | 4至6 | 50 | 2160 |
| 硅 | -100到+150 | 200 | 90000 |
对于电阻小于2%的微小变化，导线的电阻取决于以下的测量系数:
R = R0 * (1 + x)，其中R0是没有施加应力的电阻，x与压力表系数成正比。阻力随拉伸而增大，随压缩而减小。
半导体应变片对温度变化非常敏感，因此在应变片的设计中加入了温度补偿网络。
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