Principe de base:
Les capteurs de force fonctionnent en convertissant la force qui leur est appliquée en quantité mesurable, généralement des signaux électriques. Cette conversion est basée sur le principe qui provoque une déformation physique ou un changement dans le capteur, qui est ensuite détecté et mesuré.
Types communs de capteurs de force:
1. Capteurs de jauge de déformation: Ces capteurs utilisent le principe de piézogesistivité , où un changement de résistance se produit dans un matériau sous tension. Lorsqu'une force est appliquée, la jauge de déformation se déforme, modifiant sa résistance. Ce changement de résistance est ensuite mesuré et converti en valeur de force.
2. cellules de chargement: Ceux-ci sont similaires aux capteurs de jauge de contrainte mais sont conçus pour mesurer les forces plus grandes. Ils se composent généralement de jauges de déformation multiples disposées dans une configuration de pont pour une sensibilité et une précision plus élevées.
3. capteurs piézoélectriques: Ces capteurs utilisent l'effet piézoélectrique, où certains matériaux génèrent une charge électrique lorsqu'ils sont soumis à une contrainte mécanique (force). La quantité de charge produite est proportionnelle à la force appliquée.
4. Capteurs de pression: Ces capteurs mesurent la pression exercée par une force distribuée sur une zone spécifique. En convertissant la pression en un signal électrique, ils mesurent indirectement la force.
Force de mesure:
1. Calibration: Les capteurs de force doivent être calibrés contre une force standard connue pour établir une relation entre la sortie du capteur et la force réelle appliquée.
2. Acquisition de données: Les signaux électriques du capteur de force sont généralement acquis par un enregistreur de données ou un système de mesure.
3. Traitement du signal: Les signaux acquis sont ensuite traités pour les convertir en valeurs de force significatives.
Unités de force:
L'unité de force standard dans le système international des unités (SI) est le Newton (n) . Les autres unités courantes comprennent:
* Pound-Force (LBF)
* kilogramme-force (kgf)
* dyne (dyn)
Applications:
Les capteurs de force sont utilisés dans diverses applications, notamment:
* Automatisation industrielle: Mesurer les forces dans les processus de fabrication, la robotique et la manutention des matériaux.
* médicament: Mesurer les forces musculaires, les forces articulaires et la pression sur les implants.
* Génie civil: Surveillance des charges structurelles dans les bâtiments et les ponts.
* aérospatial: Mesurer les forces de poussée dans les roquettes et les moteurs.
* Recherche et développement: Étudier les forces dans diverses expériences scientifiques.
Considérations importantes:
* Précision et sensibilité: Le choix du capteur de force dépend de la précision et de la sensibilité requises de la mesure.
* Range: Le capteur doit avoir une plage de mesure appropriée pour les forces prévues.
* Facteurs environnementaux: La température, l'humidité et d'autres facteurs environnementaux peuvent affecter les performances du capteur.
En comprenant les principes de mesure de la force et les options de capteur disponibles, nous pouvons quantifier avec précision les forces dans diverses applications.
