新小型力傳感器在各領域的應用

推或拉，可能如果這是動作，并且該領域是電子學，則涉及力傳感器。簡而言之，力傳感器是將機械力輸入轉換為電輸出信號的傳感器。壓電力傳感器用于諸如沖擊，高速壓縮，振蕩和張力的測量。

應用于傳感元件的力會影響材料的原子結構，導致電荷和輸出信號分離。力傳感器用于各種汽車應用，例如制動器，氣囊，速度控制，懸架和變速器。他們擁有廣泛的醫(yī)療，游戲，工業(yè)和航空航天用途。

有許多類型的傳感器測量力，傳感器內檢測力的事件分為三大類：

應變式稱重傳感器

壓電晶體

通過壓力測量

應變式稱重傳感器是最常見的力傳感器。應變計響應于其所處的應變，而元件的形狀和彈性構成由施加的力產生的應變的大小。應變計包括電阻應變計，箔應變計，薄膜應變計，半導體應變計和電線應變計。應變計用于測量靜態(tài)力。

壓電晶體力傳感器與電荷放大器一起使用，以將形成在晶體表面上的電荷積分到與施加的力成比例的給定且可測量的信號。這些傳感器的獨特之處在于它們是不需要電源的有源傳感器，并且容易生成信號而不會導致力測量路徑的幾何變化。它們具有高頻響應能力，適合動態(tài)測量，但由于電荷放大器的電荷泄漏，也稱為漂移，它們無法準確地執(zhí)行靜態(tài)測量。它們尺寸小，可在很寬的溫度范圍內良好運行，通常用于測量振動，沖擊和高速拉伸和壓縮。

通過液壓稱重傳感器或氣動稱重傳感器實現壓力測量。在第一種情況下，液壓測力傳感器通常填充有已經具有特定預載壓力的油。通過向裝載構件施加力來增加流體壓力，從而在壓力計刻度盤上測量或顯示結果。鑒于它們獨立的性質并且它們不需要外部電源，它們可以用于潛在的爆炸性環(huán)境中。相比之下，氣動測力傳感器類似于其液壓負載表面，除了力施加到柔性材料（或活塞）的隔膜的一側，并且力通過另一側的氣動壓力來平衡。在此，空氣壓力被施加到腔室并且其構造直到其等于腔室上的緊密配合蓋上的力。增加的壓力提升蓋子和空氣逸出，直到存在壓力平衡。平衡時腔室內的壓力表示蓋子上的力，結果在氣動壓力表盤上讀數。

今天有幾個力傳感器的例子具有其前輩中通常不具備的功能。例如，在過去，壓阻式稱重傳感器非常昂貴。然而，今天，Measurement Specialties FC22壓縮稱重傳感器（圖1）等部件的成本和性能突破開辟了新的市場和應用。

圖1：FC22系列壓縮稱重傳感器。

FC22系列采用與高溫玻璃融合的微機械硅壓阻式應變片，制成高性能不銹鋼基板?；A技術消除了傳統稱重傳感器設計中使用的對年齡敏感的有機環(huán)氧樹脂，提高了預期壽命和穩(wěn)定性。該裝置測量直接力并在非常低的應變水平下操作。特點包括體積小，噪音低，超高范圍能力，高可靠性，低偏轉，快速響應時間，以及10到100磅范圍。應用包括醫(yī)用輸液泵，機器人末端執(zhí)行器，可變力控制，負載和壓縮傳感，健身器械，泵，接觸傳感和稱重。

Parallax FlexiForce 30056傳感器（圖2）具有0.375英寸的有源感應區(qū)域。傳感器末端的直徑圓。導電引線很容易連接到面包板或通孔區(qū)域，它具有理想的A/D轉換輸出，其中0 V無力，4.2 V為100 lbs。

圖2：Parallax FlexiForce 30056傳感器。

特別有益的是它所針對的應用范圍，包括工業(yè)自動化，可用于機器人握力，壓縮成型和汽車產品，包括安全氣囊力和安全帶張緊器。醫(yī)療應用包括鉗子閉合和繃帶/鑄造壓力，其他用途包括報警系統，操縱桿手柄，觸摸板，防風雨密封條和條帶。

霍尼韋爾FS系列（圖3）是一系列薄型力傳感器，可在緊湊的商用級封裝中提供可靠的力傳感性能。該傳感器采用低功率，無放大，無補償的惠斯通電橋電路設計，可在整個力范圍內提供穩(wěn)定的毫伏輸出。

圖3：FSS低剖面力傳感器引腳排列。

傳感器將來自應用的力通過不銹鋼球直接集中到硅傳感元件上;阻力的大小與施加的力的大小成比例地變化。包裝設計采用彈性技術和工程模塑塑料，在力的作用下，負載激勵能力為4.5/5.5 kg。不銹鋼球適用于各種應用，包括醫(yī)用輸液泵，閉塞檢測，腎透析機，可變張力控制和機器人末端執(zhí)行器。

Interlink的FSR 400系列（圖4）由單區(qū)力感應電阻（FSR）聚合物厚膜（PTF）器件組成，可以通過增加施加在傳感器表面的力來降低電阻。該器件的靈敏度經過優(yōu)化，可用于汽車電子，醫(yī)療系統，工業(yè)應用，機器人甚至樂器等電子設備的人體觸摸控制。

圖4：Interlink FSR 400系列圓形力感應電阻器。

在0.35 mm處，傳感器是超薄的，直徑為7.62 mm。它具有低至0.1 N的驅動力和10 N的靈敏度范圍。其高度可重復的力讀數低至初始讀數的2％。該系列還提供各種定制尺寸。我們已經探索了最近宣布的大量力傳感器產品的樣本。在生物醫(yī)學傳感中可以看到進展，其中可穿戴力板系統使用小型三軸力傳感器，機器人應用來確定外骨骼運動，以及創(chuàng)新用途觸覺傳感中的力控制這些設備的可承受性和性能都在急劇增加，并且力傳感器的使用遠遠超出其重復任務和惡劣環(huán)境的歷史用途。