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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 力傳感器

【行業應用】力傳感器在汽車測試中的選擇與應用分析

發布日期：2022-10-09 點擊率：30

隨著電子技術的發展，汽車電子化程度不斷提高，傳統的機械系統已經難以解決某些與汽車功能要求有關的問題，因而將逐步被電子控制系統代替。傳感器作為汽車電控系統的關鍵部件，其優劣直接影響到系統的性能。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計和制造過程都是至關重要的；力傳感器（force sensor）是將力的量值轉換為相關電信號的器件；力是引起物質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、內應力和應變等力學量。具體的器件有金屬應變片、壓力傳感器等，在動力設備、工程機械、各類工作母機和工業自動化系統中，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級測試、發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用中。它們在確定新車和部件設計的完整性和最優化方面都能發揮重要作用，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。通用型力傳感器設計用于靜態載荷應用或者低循環頻率載荷應用。它們通常均可承受100萬次疲勞壽命，但是具體次數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百萬次甚至億次載荷循環，且不會影響力傳感器的性能。

對于測試應用工程師而言，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。力傳感器的結構材料通常（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計的彈性體。這樣可以實現更復雜的力傳感器封裝。此類力傳感器的應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計布置的。堅固耐用的結構有助于造出更精確的力傳感器，同時可將未經中心線所施加載荷（也就是非軸向負載）的影響降至最低。其應用領域與多彎曲梁式傳感器相似，但是輪輻式設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用。其應用示例包括懸架系統的部件裝配等。

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