压电式力传感器

压电式力传感器

压电式力传感器是一种利用压电效应实现力-电转换的传感器，主要用于动态力的测量。其典型结构为单向测力传感器，由石英晶片、绝缘套、电极、上盖和基座组成。

工作原理

基于压电效应，压电元件在受到外力作用时产生电荷，电荷量与作用力成正比。影响转换效果的主要因素包括压电材料、变形方式、晶片组合、晶片几何尺寸和传力结构。压电元件的变形方式以利用纵向压电效应的厚度变形最为方便。

晶片组合

通常采用机械串联、电气并联的两片压电片。机械串联数目过多会降低传感器抗侧向干扰能力；机械并联片数增多则对加工精度要求过高，且安装困难，电压输出灵敏度并不增大。

性能参数

• 测力范围：0~50N
• 最小分辨率：0.01N
• 绝缘阻抗：2×10¹⁴Ω
• 固有频率：50~60kHz
• 非线性误差：<±1%

应用

主要用于机床动态切削力的测量等动态力测试场景。