Máy đo lực ba chiều áp điện là một dụng cụ đo lực sử dụng hiệu ứng áp điện. Nó được sử dụng rộng rãi trong các thí nghiệm cơ học, thiết bị cơ khí, giám sát sức khỏe cấu trúc và công nghệ robot, v.v. Phương pháp đo của nó mang lại cho nó lợi thế về độ chính xác cao, tốc độ phản ứng cao trong môi trường phức tạp, đặc biệt là trong đo lực động. Không giống như các cảm biến lực truyền thống, có thể đo đồng thời kích thước và hướng của lực theo hướng ba chiều, cải thiện đáng kể độ nhạy và độ chính xác của phép đo.
Máy đo áp điện ba chiềuNguyên lý làm việc:
1. Áp dụng lực
Khi một lực bên ngoài được áp dụng vào khu vực cảm nhận của máy đo lực, lực sẽ tác động lên cảm biến áp điện. Do tính chất của vật liệu áp điện, kích thước và hướng của lực sẽ tạo ra điện tích thông qua sự căng thẳng.
2. Sản xuất phí
Bên trong vật liệu áp điện, tác động của lực gây ra sự thay đổi mô-men xoắn điện, tạo ra điện tích trên bề mặt vật liệu. Tùy thuộc vào hướng của lực, tín hiệu điện tích được tạo ra cũng sẽ khác nhau. Trong máy đo lực ba chiều, mỗi phần tử áp điện có trách nhiệm cảm nhận lực theo các hướng khác nhau, tương ứng với ba hướng X, Y và Z.
3. khuếch đại và xử lý tín hiệu
Tín hiệu điện tích được tạo ra đi qua đầu ra của cảm biến và được khuếch đại thông qua bộ khuếch đại tín hiệu. Tại thời điểm này, tín hiệu vẫn có thể chứa một số tiếng ồn, vì vậy nó cần phải đi qua các mạch xử lý tín hiệu như bộ lọc để loại bỏ tiếng ồn không liên quan và trích xuất tín hiệu hợp lệ.
4. Đầu ra và hiển thị
Tín hiệu được xử lý được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số tỷ lệ thuận với lực và được hiển thị thông qua màn hình, máy tính hoặc các thiết bị đầu ra khác. Thông thường, máy đo lực có thể hiển thị giá trị lực hoặc giá trị lực theo mọi hướng mà người dùng có thể phân tích dựa trên dữ liệu này.
Lĩnh vực ứng dụng của máy đo lực ba chiều áp điện:
1. Robot và công nghệ tự động hóa
Trong công nghệ robot, có thể cảm nhận lực trên cánh tay robot hoặc thiết bị nắm trong thời gian thực, do đó giúp robot kiểm soát lực, tránh làm hỏng vật thể hoặc thiết bị và đảm bảo thực hiện hành động chính xác.
2. Giám sát sức khỏe cấu trúc
Trong giám sát sức khỏe của các cấu trúc như tòa nhà, cầu, v.v., có thể được sử dụng để theo dõi các lực của cấu trúc. Thông qua các phép đo lực kéo dài, có thể thực hiện đánh giá kịp thời về tình trạng sức khỏe của cấu trúc và ngăn ngừa các mối nguy hiểm an toàn do thiệt hại cấu trúc.
3. Hàng không vũ trụ và kỹ thuật cơ khí
Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và kỹ thuật cơ khí, nó được sử dụng để đo lực của thân máy bay, các thành phần và thiết bị, đặc biệt là trong thử nghiệm lực của máy bay, có thể cung cấp dữ liệu lực chính xác để đảm bảo an toàn và ổn định của máy bay.
4. Kiểm tra và nghiên cứu vật liệu
Trong khoa học vật liệu và nghiên cứu cơ học, nó có thể được sử dụng để kiểm tra các đặc tính cơ học của vật liệu, chẳng hạn như ứng suất, căng thẳng, v.v. Nó giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách các vật liệu khác nhau hoạt động dưới các tải khác nhau, cung cấp cơ sở quan trọng để nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới.
5. Cơ chế sinh học và kỹ thuật y tế
Trong lĩnh vực cơ sinh học và kỹ thuật y tế, nó được sử dụng rộng rãi trong phân tích cơ học chuyển động của con người, đo lực của khớp và các lĩnh vực khác. Điều này giúp cung cấp hỗ trợ dữ liệu chính xác cho việc đào tạo vận động viên, phục hồi bệnh nhân và nghiên cứu cơ sinh học.