新小型力传感器在各领域的应用

推或拉，可能如果这是动作，并且该领域是电子学，则涉及力传感器。简而言之，力传感器是将机械力输入转换为电输出信号的传感器。压电力传感器用于诸如冲击，高速压缩，振荡和张力的测量。

应用于传感元件的力会影响材料的原子结构，导致电荷和输出信号分离。力传感器用于各种汽车应用，例如制动器，气囊，速度控制，悬架和变速器。他们拥有广泛的医疗，游戏，工业和航空航天用途。

有许多类型的传感器测量力，传感器内检测力的事件分为三大类：

应变式称重传感器

压电晶体

通过压力测量

应变式称重传感器是最常见的力传感器。应变计响应于其所处的应变，而元件的形状和弹性构成由施加的力产生的应变的大小。应变计包括电阻应变计，箔应变计，薄膜应变计，半导体应变计和电线应变计。应变计用于测量静态力。

压电晶体力传感器与电荷放大器一起使用，以将形成在晶体表面上的电荷积分到与施加的力成比例的给定且可测量的信号。这些传感器的独特之处在于它们是不需要电源的有源传感器，并且容易生成信号而不会导致力测量路径的几何变化。它们具有高频响应能力，适合动态测量，但由于电荷放大器的电荷泄漏，也称为漂移，它们无法准确地执行静态测量。它们尺寸小，可在很宽的温度范围内良好运行，通常用于测量振动，冲击和高速拉伸和压缩。

通过液压称重传感器或气动称重传感器实现压力测量。在第一种情况下，液压测力传感器通常填充有已经具有特定预载压力的油。通过向装载构件施加力来增加流体压力，从而在压力计刻度盘上测量或显示结果。鉴于它们独立的性质并且它们不需要外部电源，它们可以用于潜在的爆炸性环境中。相比之下，气动测力传感器类似于其液压负载表面，除了力施加到柔性材料（或活塞）的隔膜的一侧，并且力通过另一侧的气动压力来平衡。在此，空气压力被施加到腔室并且其构造直到其等于腔室上的紧密配合盖上的力。增加的压力提升盖子和空气逸出，直到存在压力平衡。平衡时腔室内的压力表示盖子上的力，结果在气动压力表盘上读数。

今天有几个力传感器的例子具有其前辈中通常不具备的功能。例如，在过去，压阻式称重传感器非常昂贵。然而，今天，Measurement Specialties FC22压缩称重传感器（图1）等部件的成本和性能突破开辟了新的市场和应用。

图1：FC22系列压缩称重传感器。

FC22系列采用与高温玻璃融合的微机械硅压阻式应变片，制成高性能不锈钢基板。基础技术消除了传统称重传感器设计中使用的对年龄敏感的有机环氧树脂，提高了预期寿命和稳定性。该装置测量直接力并在非常低的应变水平下操作。特点包括体积小，噪音低，超高范围能力，高可靠性，低偏转，快速响应时间，以及10到100磅范围。应用包括医用输液泵，机器人末端执行器，可变力控制，负载和压缩传感，健身器械，泵，接触传感和称重。

Parallax FlexiForce 30056传感器（图2）具有0.375英寸的有源感应区域。传感器末端的直径圆。导电引线很容易连接到面包板或通孔区域，它具有理想的A/D转换输出，其中0 V无力，4.2 V为100 lbs。

图2：Parallax FlexiForce 30056传感器。

特别有益的是它所针对的应用范围，包括工业自动化，可用于机器人握力，压缩成型和汽车产品，包括安全气囊力和安全带张紧器。医疗应用包括钳子闭合和绷带/铸造压力，其他用途包括报警系统，操纵杆手柄，触摸板，防风雨密封条和条带。

霍尼韦尔FS系列（图3）是一系列薄型力传感器，可在紧凑的商用级封装中提供可靠的力传感性能。该传感器采用低功率，无放大，无补偿的惠斯通电桥电路设计，可在整个力范围内提供稳定的毫伏输出。

图3：FSS低剖面力传感器引脚排列。

传感器将来自应用的力通过不锈钢球直接集中到硅传感元件上;阻力的大小与施加的力的大小成比例地变化。包装设计采用弹性技术和工程模塑塑料，在力的作用下，负载激励能力为4.5/5.5 kg。不锈钢球适用于各种应用，包括医用输液泵，闭塞检测，肾透析机，可变张力控制和机器人末端执行器。

Interlink的FSR 400系列（图4）由单区力感应电阻（FSR）聚合物厚膜（PTF）器件组成，可以通过增加施加在传感器表面的力来降低电阻。该器件的灵敏度经过优化，可用于汽车电子，医疗系统，工业应用，机器人甚至乐器等电子设备的人体触摸控制。

图4：Interlink FSR 400系列圆形力感应电阻器。

在0.35 mm处，传感器是超薄的，直径为7.62 mm。它具有低至0.1 N的驱动力和10 N的灵敏度范围。其高度可重复的力读数低至初始读数的2％。该系列还提供各种定制尺寸。我们已经探索了最近宣布的大量力传感器产品的样本。在生物医学传感中可以看到进展，其中可穿戴力板系统使用小型三轴力传感器，机器人应用来确定外骨骼运动，以及创新用途触觉传感中的力控制这些设备的可承受性和性能都在急剧增加，并且力传感器的使用远远超出其重复任务和恶劣环境的历史用途。