Co je snímač síly? Jaké typy existují?

Co je snímač síly? Jaké typy existují?

Síla je přímou příčinou změn v pohybu hmoty. Snímač síly dokáže detekovat různé mechanické veličiny, jako je tah, tah, tlak, hmotnost, krouticí moment, vnitřní napětí a deformace. Typicky se snímač síly skládá z citlivého prvku a transdukčního prvku. Je to zařízení nebo zařízení schopné snímat specifikovaná naměřená data a převádět je na použitelné signály podle určitých pravidel.

 

V této nové éře našly senzory síly široké uplatnění, zejména v průmyslových oblastech. Aby bylo možné efektivně používat snímače síly, je třeba dobře rozumět jejich definici a funkcím. Takže, co přesně je snímač síly a jaké typy existují? Pojďme prozkoumat!

 

Senzory síly existují v mnoha typech a lze je rozdělit na základě různých fyzikálních efektů a principů detekce na senzory odporového napětí, piezomagnetické senzory a piezoelektrické senzory.

 

1. Tenzometrické snímače síly:  

  – Tenzometrické snímače síly jsou široce používány mezi všemi snímači síly. Nabízejí vysokou přesnost měření a dokážou měřit malé i velké dynamické a statické síly, které tvoří asi 90 % všech senzorů. Princip činnosti tenzometrických snímačů síly je podobný jako u tenzometrických snímačů tlaku. Skládají se z elastického citlivého prvku a k němu připojených tenzometrů. Tyto snímače nejprve převedou naměřenou sílu na deformaci pružného prvku, poté použijí efekt odporového deformace k měření deformace, čímž odečítají výstup.

 

2. Piezomagnetické snímače síly:

  – Když jsou feromagnetické materiály vystaveny vnějším tahovým nebo tlakovým silám, jejich magnetická permeabilita se mění s velikostí a směrem napětí. Při tahových silách se magnetická permeabilita zvyšuje ve směru síly a mírně klesá kolmo ke směru síly. Při tlakových silách jsou změny opačné. Tento fyzikální jev, známý jako magnetostrikční efekt feromagnetických materiálů, lze využít pro měření síly.

 

3. Piezoelektrické senzory:

  – Piezoelektrické senzory mohou měřit různé dynamické síly, mechanické nárazy a vibrace. Jsou široce používány v akustice, medicíně, mechanice a námořních oborech kvůli jejich malým rozměrům, nízké hmotnosti, vysokofrekvenční odezvě a vysokému poměru signálu k šumu. Na základě tvaru lze siloměry (typ senzoru síly) rozdělit na konzolové siloměry, senzory typu S, deskové siloměry, krabicové senzory a paprskové senzory.  

 

Senzory síly pronikly do široké škály oblastí, včetně průzkumu zdrojů, mořského průzkumu, rozvoje vesmíru, průmyslové výroby, ochrany životního prostředí, lékařské diagnostiky, bioinženýrství a dokonce i uchování kulturních památek. Bez nadsázky lze říci, že téměř každý moderní inženýrský projekt, od obrovského vesmíru až po hluboké moře a různé složité inženýrské systémy, spoléhá na různé senzory síly.