Sự trưởng thành và hạn chế của công nghệ tấm căng thẳng

Cảm biến mô-men xoắn tấm căng truyền thống dựa trên hiệu ứng căng của vật liệu kim loại hoặc bán dẫn. Khi một trục đàn hồi chịu tác động của mô-men xoắn để tạo ra sự căng thẳng cắt, giá trị điện trở của tấm căng được dán trên bề mặt của trục thay đổi, được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua cầu Wheatstone. Công nghệ này trưởng thành và đáng tin cậy, nhưng dễ bị nhiễu điện từ, trôi dạt nhiệt độ và độ ổn định lâu dài hạn chế, khó đáp ứng nhu cầu độ chính xác cao trong môi trường.

Nguyên tắc đột phá của cảm biến sợi quang

Sự xuất hiện của cảm biến mô-men xoắn sợi quang đánh dấu một bước đột phá ở cấp độ nguyên tắc. Nó chủ yếu sử dụng công nghệ lưới sợi quang (FBG): một khu vực lưới điều chế chỉ số khúc xạ định kỳ được thực hiện trong lõi sợi, khi mô-men xoắn tác động lên trục quay được dán bằng lưới, sự căng thẳng dẫn đến sự thay đổi chu kỳ của lưới hoặc chỉ số khúc xạ hiệu quả, do đó làm cho bước sóng trung tâm của phản xạ/truyền bị trôi. Bằng cách giải điều chỉnh lượng dịch chuyển bước sóng, giá trị mô - men xoắn phản diễn chính xác.

Lợi thế kỹ thuật và nhảy vọt

So với các tấm căng thẳng, cảm biến sợi quang nhận ra nhiều bước nhảy: thứ nhất, khả năng chống nhiễu nhảy vọt, sợi chính nó là môi trường cách điện, miễn dịch với nhiễu điện từ, thích hợp cho môi trường điện từ mạnh (chẳng hạn như động cơ, máy phát điện bên trong); Thứ hai, độ chính xác và sự ổn định đột phá, tín hiệu mã hóa bước sóng không bị ảnh hưởng bởi dao động nguồn sáng, nhiệt độ và căng thẳng có thể được đo riêng biệt, làm giảm đáng kể trôi dạt; Thứ ba, đổi mới cấu trúc, kích thước cảm biến nhỏ và chất lượng nhẹ, có thể đạt được phép đo phân tán hoặc nhúng bên trong vật liệu composite, mở ra con đường mới cho việc giám sát trạng thái máy móc quay và thiết kế cấu trúc thông minh.

Từ các phép đo tín hiệu điện của các tấm căng thẳng đến điều chế bước sóng của sợi quang, công nghệ cốt lõi của cảm biến mô-men xoắn đã chuyển từ thời đại điện tử mô phỏng sang thời đại quang tử. Bước đột phá nguyên tắc này không chỉ cải thiện hiệu suất đo lường, mà còn thúc đẩy sự phát triển của cảm biến theo hướng thu nhỏ, tích hợp và kết nối mạng, trở thành liên kết quan trọng để thông minh hóa thiết bị.