什么是力平衡傳感器？

2020/11/29

    力平衡傳感器由機(jī)械部件與伺服電路組成的力反饋測(cè)量裝置，是通過(guò)反饋力（或力矩）與輸入力（或力矩）間的伺服平衡來(lái)測(cè)量輸入力的一類(lèi)傳感器，又稱(chēng)伺服傳感器。若輸入力或力矩是由其他力學(xué)量如加速度、壓力、角加速度、壓力差等變換來(lái)的，則還可用它間接測(cè)量這些力學(xué)量。這些傳感器相應(yīng)地稱(chēng)為伺服加速度傳感器、伺服壓力傳感器等。

    由加速度產(chǎn)生的單自由度慣性輸入力和反饋力同時(shí)作用在彈性支承的敏感元件上，兩個(gè)力之差使敏感元件產(chǎn)生微小位移，位移變換器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)伺服電路放大和幅相校正后，輸出電流驅(qū)動(dòng)逆變換器（通常為力矩器）產(chǎn)生一個(gè)反向的反饋力作用在敏感元件上。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益很高時(shí)，反饋力與輸入力幾乎完全平衡，敏感元件處于相對(duì)平衡位置。與反饋力成正比的力矩器的輸入電流正比于被測(cè)力。此電流在取樣電阻上的壓降即為傳感器的輸出。

    伺服傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靜態(tài)精度和線性度高，滯后小，重復(fù)性好，靈敏度高，閾值小，低頻響應(yīng)好，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍寬。伺服傳感器應(yīng)用于慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)中，被稱(chēng)為加速度計(jì)。加速度計(jì)的輸出經(jīng)一次和二次積分又可用于精確指示運(yùn)動(dòng)物體（如導(dǎo)彈）的速度和位置，因此它是一種不可缺少的基本測(cè)量元件。改變敏感元件和支承、力矩器、位移變換器等關(guān)鍵部件可形成種類(lèi)繁多的加速度計(jì)，如液浮擺加速度計(jì)、金屬撓性擺加速度計(jì)、石英擺加速度計(jì)、靜電加速度計(jì)和磁懸浮加速度計(jì)等。