力傳感器在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車電子化程度不斷提高，傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)已經(jīng)難以解決某些與汽車功能要求有關(guān)的問題，因而將逐步被電子控制系統(tǒng)代替。傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的性能。目前，普通汽車上大約裝有幾十到近百只傳感器。

其中，力傳感器對于整個汽車設(shè)計和制造過程都是至關(guān)重要的；力傳感器（force sensor） 是將力的量值轉(zhuǎn)換為相關(guān)電信號的器件；力是引起物質(zhì)運動變化的直接原因。力傳感器能檢測張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變等力學量。具體的器件有金屬應(yīng)變片、壓力傳感器等，在動力設(shè)備、工程機械、各類工作母機和工業(yè)自動化系統(tǒng)中，成為不可缺少的核心部件。

力傳感器被廣泛地用在部件和系統(tǒng)級測試、發(fā)動機和動力總成測試、車輛和試驗廠測試、總裝和最終測試以及各種賽車應(yīng)用中。它們在確定新車和部件設(shè)計的完整性和最優(yōu)化方面都能發(fā)揮重要作用，同時還有助于保證效率、安全性和正確的功能。

力傳感器具有“疲勞壽命”額定值。通用型力傳感器設(shè)計用于靜態(tài)載荷應(yīng)用或者低循環(huán)頻率載荷應(yīng)用。它們通常均可承受100萬次疲勞壽命，但是具體次數(shù)依載荷水平和傳感器材料而定。耐疲勞力傳感器則可承受數(shù)百萬次甚至億次載荷循環(huán)，且不會影響力傳感器的性能。

對于測試應(yīng)用工程師而言，有多種類型的力傳感器可供選擇，包括多彎曲梁式、多柱式和剪切力等。而這些正是所有可能的力傳感器外形和配置的基本組成模塊。力傳感器的結(jié)構(gòu)材料通常（但不限于）有碳鋼、不銹鋼和鋁等。

多彎曲梁式力傳感器通常具有較小的量程（≤22kN），并且具有一個輪狀懸臂梁設(shè)計的彈性體。這樣可以實現(xiàn)更復雜的力傳感器封裝。此類力傳感器的應(yīng)用示例包括腳踏板上的受力測量等。

剪切力傳感器通常具有中等/較寬的量程范圍（在2～1000kN之間），也有一個輪狀彈性體，但是其梁是以剪切設(shè)計布置的。堅固耐用的結(jié)構(gòu)有助于造出更精確的力傳感器，同時可將未經(jīng)中心線所施加載荷（也就是非軸向負載）的影響降至最低。其應(yīng)用領(lǐng)域與多彎曲梁式傳感器相似，但是輪輻式設(shè)計更適合需要更高精度或者可能會有外部機械載荷影響的測試應(yīng)用。其應(yīng)用示例包括懸架系統(tǒng)的部件裝配等。

柱式力傳感器通常具有更大的量程（在110～9000kN之間）。另外，柱式設(shè)計可在維持測量極高載荷能力的同時實現(xiàn)更高效的封裝。此類力傳感器可用在各種部件或材料在失效前的結(jié)構(gòu)測試（壓向或拉向）中，以有效確定出其預期壽命和結(jié)構(gòu)完整性。其應(yīng)用示例包括驅(qū)動輪軸、門、框架和車身測試等。

選擇力傳感器時，除考慮和理解應(yīng)用的所有規(guī)格參數(shù)要求以外，還必須考慮到精度、運行環(huán)境、物理尺寸和機械接口以及與測量系統(tǒng)聯(lián)接所需的電氣輸出等關(guān)鍵因素；力傳感器應(yīng)該滿足或超出所考慮的這些項目的標準值。