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          力的傳感器電流怎么變成力

          時(shí)間:2024-06-15 14:10:52 作者:小編 點(diǎn)擊:次

          電阻應變式力傳感器通常通過(guò)測量物體受力后產(chǎn)生的應變(形變)來(lái)間接測量力的大小。應變式傳感器內部的關(guān)鍵部件是應變電阻,它根據彈性體應變的程度改變其電阻值的橋式平衡。為了從應變式傳感器輸出的電流或電壓信號中推算出力的大小,可通過(guò)校準過(guò)程來(lái)確認傳感器輸出與所受力之間的關(guān)系。

          可參考下列簡(jiǎn)化模型來(lái)計算:

          假設應變式力傳感器輸出的電壓或電流與應變(ε)之間呈線(xiàn)性關(guān)系,并且應變(ε)與所受的力(F)也呈線(xiàn)性關(guān)系(這在力傳感器的彈性范圍內通常是近似的)。

          首先,我們需要一個(gè)校準公式來(lái)確定應變(ε)與所受力(F)之間的關(guān)系。通常由力傳感器的制造商提供,或通過(guò)校準過(guò)程確定。簡(jiǎn)化的關(guān)系可能是:

          ε = k_ε × F

          其中 k_ε 是應變-力的比例常數,單位是每單位力的應變。

          然后,需要通過(guò)一個(gè)關(guān)系式來(lái)描述應變電阻(R)的電阻變化(ΔR)與應變(ε)之間的關(guān)系。這通常也是線(xiàn)性的:

          ΔR = k_R × ε

          其中 k_R 是電阻-應變的比例常數,單位是每單位應變的電阻變化。

          再后,我們需要知道如何將電阻變化(ΔR)轉換為電壓或電流變化(ΔV 或 ΔI)。通常由惠斯通電橋等電路實(shí)現,其中電阻變化會(huì )導致橋路輸出電壓的變化。假設有一個(gè)電壓輸出的惠斯通電橋,并且橋路電壓變化(ΔV)與電阻變化(ΔR)之間的關(guān)系是線(xiàn)性的:

          ΔV = k_V × ΔR

          將以上三個(gè)關(guān)系式結合起來(lái),我們可以得到力(F)與輸出電壓(ΔV)之間的關(guān)系:

          ΔV = k_V × k_R × k_ε × F

          令 K = k_V × k_R × k_ε,則:

          ΔV = K × F

          這就是將應變式傳感器輸出的電壓轉換為力的計算公式。

          例如:

          假設有一個(gè)應變式力傳感器,其校準數據給出 k_ε = 2×10^-6 / N(每牛頓的應變),k_R = 2 Ω/ε(每應變的電阻變化),并且橋路電壓變化與電阻變化的關(guān)系是線(xiàn)性的,k_V = 1 V/Ω(每歐姆的電壓變化)?,F在,如果我們測量到傳感器的輸出電壓變化為 10 mV,那么所受的力 F 是多少?

          ΔV = 10 mV = 0.01 V

          K = k_V × k_R × k_ε = 1 V/Ω × 2 Ω/ε × 2×10^-6 / N = 4×10^-6 V/N

          F = ΔV / K = 0.01 V / (4×10^-6 V/N) = 2500 N

          因此,所受的力 F 約為 2500 牛頓。請注意,這只是一個(gè)簡(jiǎn)化的計算案例,實(shí)際應用中可能需要更復雜的模型和校準過(guò)程。


          標簽: 應變式 工作原理
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