Was ist ein Kraftsensor? Welche Arten gibt es?

2025-03-01

Kraft ist die direkte Ursache für die Veränderung der Bewegung der Materie. Kraftsensoren können mechanische Größen wie Spannung, Zug, Druck, Gewicht, Drehmoment, innere Spannung und Dehnung erfassen. Kraftsensoren bestehen üblicherweise aus einem empfindlichen Element und einem Umwandlungselement. Dabei handelt es sich um Geräte oder Anlagen, die vorgegebene Messdaten erfassen und nach bestimmten Regeln in verwertbare Signale umwandeln können.

Kraftsensoren sind in dieser neuen Ära weit verbreitet und werden derzeit häufig im industriellen Bereich eingesetzt. Um Kraftsensoren gut nutzen zu können, müssen Sie über ein gewisses Verständnis der Definition und Funktion von Kraftsensoren verfügen. Was sind also Kraftsensoren? Was sind ihre Typen? Lasst uns gemeinsam etwas darüber lernen! Es gibt viele Arten von Kraftsensoren. Je nach physikalischen Effekten und Erfassungsprinzipien können sie in Widerstandsdehnungssensoren, piezomagnetische Sensoren und piezoelektrische Sensoren unterteilt werden.

1. Dehnungskraftsensoren. Unter allen Kraftsensoren sind Dehnungskraftsensoren weit verbreitet. Es verfügt über eine hohe Messgenauigkeit und kann dynamische und statische Kräfte von klein bis groß messen. Sein Einsatz macht etwa 90 % der gesamten Kraftsensoren aus. Das Funktionsprinzip des Dehnungskraftsensors ist grundsätzlich das gleiche wie das des Dehnungsdrucksensors. Es besteht ebenfalls aus einem elastischen empfindlichen Element und einem daran befestigten Dehnungsmessstreifen. Der Dehnungskraftsensor wandelt zunächst die gemessene Kraft in die Dehnung des elastischen Elements um und nutzt dann den Widerstandsdehnungseffekt, um die Dehnung zu messen und so den Ausgang abzulesen.

2. Piezoelektrischer Kraftsensor. Wenn ein ferromagnetisches Material äußerer Spannung und Kompression ausgesetzt ist und im Inneren eine Kraft erzeugt, ändert sich seine magnetische Permeabilität mit der Größe und Richtung der Spannung: Wenn die Spannung wirkt, nimmt die magnetische Permeabilität in Richtung der Kraft zu und in Richtung senkrecht zur Kraft leicht ab, und die Änderung der magnetischen Permeabilität unter Druck ist genau umgekehrt. Bei diesem physikalischen Phänomen handelt es sich um den piezomagnetischen Effekt ferromagnetischer Materialien, der zur Kraftmessung genutzt werden kann.

3. Piezoelektrischer Sensor. Piezoelektrische Sensoren können verschiedene dynamische Kräfte, mechanische Stöße und Vibrationen messen und werden häufig in der Akustik, Medizin, Mechanik und Navigation eingesetzt. Sie zeichnen sich durch geringe Größe, geringes Gewicht, hohe Reaktionsfähigkeit und ein hohes Signal-Belichtungs-Verhältnis aus. Je nach Form können Wägesensoren in freitragende Gewichtssensoren, 5-förmige Sensoren, Plattenwägesensoren, Kastensensoren, Speichensensoren usw. unterteilt werden. Kraftsensoren sind in eine Vielzahl von Bereichen vorgedrungen, wie z. B. Ressourcenerhebung, Meeresforschung, Weltraumentwicklung, industrielle Produktion, Umweltschutz, medizinische Diagnose, Biotechnik und sogar Schutz kultureller Relikte. Kraftsensoren sind seit langem in einem breiten Spektrum von Bereichen vorgedrungen, beispielsweise in der Ressourcenerhebung, der Meereserkundung, der Weltraumentwicklung, der industriellen Produktion, dem Umweltschutz, medizinischen Kliniken, der Biotechnik und sogar dem Schutz kultureller Relikte. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass fast jedes moderne Projekt, vom riesigen Himmel über den riesigen Ozean bis hin zu verschiedenen komplexen technischen Systemen, nicht von verschiedenen Kraftsensoren getrennt werden kann.

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