Mô hình ZN-F3201 Piezo Loại 3-Way Force Sensor

Mô hình ZN-F3201 Piezo Loại 3-Way Force Sensor

Nguyên lý hoạt động

• Hiệu ứng vật lý cốt lõi: Dựa trên một số vật liệu (ví dụ: thạch anh, gốm áp điện PZT, polymer áp điện PVDF)Hiệu ứng Piezo dương. Khi lực bên ngoài tác động lên cảm biến, các yếu tố nhạy cảm tạo ra biến dạng vi mô do lực tác động, điện cực xảy ra bên trong nó, tạo ra điện tích tích cực và tiêu cực đối diện trên cả hai bề mặt, do đó chuyển đổi lực cơ học thành đầu ra tín hiệu điện (điện tích hoặc điện áp).

• Lực phân hủy và cơ chế đo lườngĐể đo đồng thời ba thành phần lực trong không gian (Fx, Fy, Fz), thiết kế cấu trúc đặc biệt thường được sử dụng bên trong cảm biến, chủ yếu được chia thành hai loại:

• Loại xếp chồng: Xếp chồng nhiều nhóm các yếu tố áp điện với nhau. Một nhóm sử dụng hiệu ứng áp điện theo hướng độ dày để đo lực hướng (Fz) và hai nhóm khác sử dụng hiệu ứng cắt độ dày và các hướng vuông góc với nhau để đo lực cắt theo cả hai hướng (Fx, Fy).

• Phân phối: Sử dụng sự kết hợp của bốn đơn vị áp điện được sắp xếp đối xứng (chẳng hạn như loại tấm phẳng hoặc mảng cột vi mô) và một cấu trúc truyền lực (chẳng hạn như đầu truyền lực giống như kim tự tháp cắt đỉnh). Khi chịu lực ba trục, lực bình thường (Fz) làm cho bốn đơn vị tạo ra điện tích có cùng cực và kích thước, trong khi lực cắt (Fx/Fy) làm cho các đơn vị ở một bên bị kéo và các đơn vị ở phía bên kia bị áp lực, tạo ra điện tích có cực ngược lại. Bằng cách tính toán tổng và chênh lệch điện tích đầu ra của bốn đơn vị, các lực trong ba hướng có thể được tách ra.

• Loại đầu ra tín hiệu：

• Loại sạc (PE): Tín hiệu điện tích đầu ra trực tiếp, cần bộ khuếch đại điện tích bên ngoài để chuyển đổi thành tín hiệu điện áp. Loại cảm biến này phù hợp với môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao.

• Loại điện áp (IEPE): Bộ cảm biến tích hợp mạch vi điện tử bên trong, có thể trực tiếp xuất ra tín hiệu điện áp, sử dụng thuận tiện hơn.

• Các tính năng hiệu suất chính：

• Phản hồi năng động cao: Tần số vốn có cao (lên đến 50 kHz trở lên), lý tưởng để đo lực tác động thoáng qua, rung tần số cao và lực động.

• Độ cứng cao và ổn định cao: Bản thân vật liệu áp điện có độ cứng lớn và biến dạng rất nhỏ khi bị lực, vì vậy độ tuyến tính và ổn định của cảm biến là tốt, lỗi chậm trễ là nhỏ.

• Khả năng thích ứng môi trường rộngPhạm vi nhiệt độ hoạt động rất rộng (ví dụ -200 ° C đến+400 ° C) và có khả năng chống bức xạ, chống nhiễu điện từ, có thể thích ứng với các điều kiện làm việc khắc nghiệt khác nhau.

• Giới hạn đo tĩnhCảm biến áp điện truyền thống có rò rỉ điện tích và thường không thể đo được lực tĩnh thực sự, nhưng thông qua các thiết kế đặc biệt (chẳng hạn như sử dụng vật liệu PZT và sử dụng các phương thức cụ thể), việc đo lực chuẩn tĩnh cũng có thể đạt được.

• Lĩnh vực ứng dụng chính

• Mô hình ZN-F3201 Piezo Loại 3-Way Force Sensor

• Hàng không vũ trụ và quốc phòng：

• Kiểm tra đường hầm gió: Đo khí động học và thời điểm mà các mô hình máy bay phải chịu trong luồng không khí.

• Thử nghiệm động cơ tên lửa: Theo dõi rung động lực đẩy và lực tác động của động cơ trong thời gian thực.

• Phân tích động cấu trúc: Đối với thử nghiệm sốc, rung động của các bộ phận máy bay.

• Tự động hóa công nghiệp và sản xuất：

• Đo lực cắt và lực mài: Theo dõi lực cắt trong quá trình gia công trong thời gian thực trên máy công cụ để tối ưu hóa các thông số quy trình, theo dõi mài mòn công cụ.

• Lắp ráp chính xác: Trong dây chuyền lắp ráp ống kính điện thoại di động, vòng bi chính xác và các bộ phận nhỏ khác, đảm bảo lực lượng lắp ráp cấp 0.01N và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

• Dập&rèn phát hiện: Đo áp suất phương pháp và ma sát của bề mặt khuôn trong quá trình tạo kim loại để giúp tối ưu hóa thiết kế khuôn.

  Ô tô và va chạm an toàn：

• Thử nghiệm va chạm: Lắp đặt trên hình nộm va chạm hoặc thân xe, nắm bắt lực động đa chiều trong khoảnh khắc va chạm, cung cấp dữ liệu cho thiết kế an toàn của xe.

• Đo lực động: Được sử dụng để đo tác động, độ rung và lực đẩy ngược của các bộ phận ô tô.

• Khoa học và khác：

• Mảng cảm biến xúc giác: Một mảng các cảm biến linh hoạt được tạo ra bằng vật liệu áp điện linh hoạt như PVDF, có thể phù hợp với bề mặt cong, được sử dụng để nghiên cứu xúc giác robot, thiết bị điện tử đeo được, v.v.

• Nghiên cứu cơ học vật liệu: Được sử dụng để kiểm tra tính chất cơ học của vật liệu dưới tải trọng động.