Cos'è un sensore di forza? Quali tipi ci sono?

Che cos'è un sensore di forza? Quali tipi ci sono?

La forza è la causa diretta dei cambiamenti nel movimento della materia. Un sensore di forza può rilevare varie quantità meccaniche come tensione, tiro, pressione, peso, coppia, sollecitazione interna e tensione. In genere, un sensore di forza è costituito da un elemento sensibile e un elemento di trasduzione. È un dispositivo o un'apparecchiatura in grado di rilevare i dati di misurazione specificati e convertirli in segnali utilizzabili secondo determinate regole.

In questa nuova era, i sensori di forza hanno trovato applicazioni diffuse, specialmente nei campi industriali. Per utilizzare efficacemente i sensori di forza, è necessario avere una buona comprensione della loro definizione e funzioni. Quindi, cos'è esattamente un sensore di forza e quali tipi ci sono? Esploriamo!

I sensori di forza sono disponibili in molti tipi e possono essere classificati in base a diversi effetti fisici e principi di rilevamento in sensori di deformazione di resistenza, sensori piezomagnetici e sensori piezoelettrici.

1. Sensori di forza del calibro di deformazione:

- I sensori di forza di calibro di deformazione sono ampiamente utilizzati tra tutti i sensori di forza. Offrono un'elevata precisione di misurazione e possono misurare forze dinamiche e statiche piccole e grandi, costituite circa il 90% di tutti i sensori. Il principio di funzionamento dei sensori di forza del calibro di deformazione è simile a quello dei sensori di pressione del calibro di deformazione. Sono costituiti da un elemento sensibile elastico e calibri ad esso attaccati. Questi sensori convertono prima la forza misurata nella deformazione dell'elemento elastico, quindi usano l'effetto di deformazione di resistenza per misurare la deformazione, leggendo così l'uscita.

2. Sensori di forza piezomagnetica:

- Quando i materiali ferromagnetici sono soggetti a forze di trazione esterna o compressione, la loro permeabilità magnetica cambia con la grandezza e la direzione dello stress. Sotto le forze di trazione, la permeabilità magnetica aumenta nella direzione della forza e diminuisce leggermente perpendicolare alla direzione della forza. Sotto le forze di compressione, i cambiamenti sono opposti. Questo fenomeno fisico, noto come effetto magnetostrittivo dei materiali ferromagnetici, può essere utilizzato per la misurazione della forza.

3. Sensori piezoelettrici:

- I sensori piezoelettrici possono misurare varie forze dinamiche, impatti meccanici e vibrazioni. Sono ampiamente utilizzati in acustici, medicine, meccanici e campi marittimi a causa delle loro dimensioni ridotte, della risposta leggera, ad alta frequenza e ad alto rapporto segnale-rumore. Sulla base di forma, le celle di carico (un tipo di sensore di forza) possono essere classificate in celle di carico a sbalzo, sensori di tipo S, celle di carico della piastra, sensori a scatola e sensori di tipo raggio.

I sensori di forza hanno penetrato una vasta gamma di campi, tra cui esplorazione delle risorse, esplorazione marina, sviluppo dello spazio, produzione industriale, protezione ambientale, diagnostica medica, bioingegneria e persino conservazione della reliquia culturale. Non è esagerato affermare che quasi tutti i moderni progetti di ingegneria, dal vasto spazio al mare profondo e vari sistemi di ingegneria complessi, si basano su vari sensori di forza.