机械式传感器是一种利用机械变形来实现测量的传感器,主要应用于力、位移、压力等物理量的测量。其结构一般由外壳、弹簧、传感器臂、支撑件等组成。机械式传感器依靠机械结构的变形,将被测物理量转化为电信号,输出到显示仪表或控制器等设备上。机械式传感器的优点是结构简单、操作稳定、测量精度高、可靠性强,但受环境条件影响较大。
机械式传感器可以按照不同物理量测量的方式进行分类,常见的有以下几种:
1)压力传感器:利用机械结构感受被测压力,输出电信号,广泛应用于化工、医药、水利等领域。
2)位移传感器:通过测量机械结构或物体的位移来获取被测对象的信息,应用广泛于机械加工、工业自动化、航空航天等领域。
3)力传感器:通过感受物体施加的力而输出电信号,常用于地震监测、船舶测力、航空航天等领域。
4)测压传感器:测量液体或气体的压力,输出电信号,主要应用于汽车、液压机械、检测仪器等领域。
机械式传感器依靠固有的弹性结构,通过物理变形将机械量转化为电信号,其工作原理可以简单描述为:当外界物理量作用于传感器时,机械弹性结构发生形变,使得测量元件上的电阻、电容等物理量也相应发生变化,最终被转化为电压或电流信号输出。
例如,略微伸长的弹性杆件将会牵引传感器上的柔性杠杆,进而使杠杆发生弯曲。弯曲程度的大小以及弯曲发生的位置都可用来表达被测量的物理量。这个变化被加工成为读数的形式,通过处理电路来将毫伏表读数转化为标准的电信号输出。
机械式传感器的应用领域非常广泛,下面列举其中的一些代表性应用:
1)气动力测量:应用于飞机、导弹、火箭等飞行器的飞行控制和弹道控制。
2)液位测量:利用浮子位移的变化来测量液位高低,广泛应用于水利、电力、冶金等领域。
3)力矩测量:利用扭弹簧的变形量来实现测量,常用于汽车制造、机床制造等工业领域。
4)振动测量:将被测物体与振动传感器连接,测量物体的振动数据,应用于船舰、桥梁等结构体的健康状况监测。