Sensor de força tridirecional piezoelétrico tipo ZN-F3201

Sensor de força tridirecional piezoelétrico tipo ZN-F3201

Princípio de funcionamento

• Efeitos Físicos Fundamentais: com base em certos materiais (como quartzo, PZT de cerâmica piezoelétrica, PVDF de polímero piezoelétrico)Efeito voltaico positivoQuando a força externa atua no sensor, o componente sensível é microdeformado devido à força, e seu interior é eletrificado, gerando cargas elétricas opostas positivas e negativas em ambas as superfícies, transformando a força mecânica em saída de sinal elétrico (carga ou tensão).

• Mecanismo de descomposição e medição de forçaPara medir simultaneamente três componentes de força no espaço (Fx, Fy, Fz), o interior do sensor geralmente usa um design estrutural especial, dividido em duas categorias:

• EmpilhadoEmpilhe vários conjuntos de componentes piezoelétricos juntos. Um grupo usou o efeito piezoelétrico na direção da espessura para medir a força de corte (Fz), enquanto os outros dois usaram o efeito de corte da espessura e a direção vertical um ao outro para medir a força de corte em ambas as direções (Fx, Fy).

• DistribuídoCombinação de quatro unidades piezoelétricas (por exemplo, uma placa plana ou uma matriz de microcolunas) e uma estrutura de transmissão (por exemplo, uma cabeça de transmissão em forma de pirâmide). Quando submetida a forças de três eixos, a força de direção (Fz) faz com que as quatro unidades produzam cargas elétricas da mesma polaridade e tamanho, enquanto a força de corte (Fx / Fy) faz com que uma unidade lateral seja puxada e a outra pressionada, gerando cargas elétricas de polaridade oposta. Ao calcular a soma e a diferença das cargas de saída de quatro unidades, a força em três direções pode ser desacoplada.

• Tipo de saída do sinal：

• Tipo de carga elétrica (PE)O sinal de carga de saída direta requer um amplificador de carga externo para ser convertido em sinal de tensão. Esses sensores são adequados para ambientes difíceis, como altas temperaturas.

• Tipo de Tensão (IEPE)O sensor tem um circuito microeletrônico integrado internamente, que pode emitir um sinal de tensão diretamente para facilitar o uso.

• Características principais do desempenho：

• Alta resposta dinâmicaAlta frequência inerente (até 50 kHz ou mais), ideal para medir força de impacto transitória, vibração de alta frequência e força dinâmica.

• Alta rigidez e alta estabilidadeO próprio material piezoelétrico é muito rígido e deformado quando forçado, portanto, a linearidade e a estabilidade do sensor são boas e o erro de retardo é pequeno.

• Ampla adaptabilidade ambientalA gama de temperatura de trabalho é extremamente ampla (por exemplo, -200 ° C a + 400 ° C), e resistente à radiação e à interferência eletromagnética, pode se adaptar a uma variedade de condições de trabalho difíceis.

• Limitações de medição estáticaSensores piezoelétricos tradicionais existem vazamentos de carga elétrica, geralmente não podem medir a força estática real, mas através de um design especial (como a adoção de materiais PZT e a utilização de modalidades específicas), a medição de força quasi estática também pode ser realizada.

• Principais áreas de aplicação

• Sensor de força tridirecional piezoelétrico tipo ZN-F3201

• Aeroespacial e Defesa：

• Teste de túnel eólicoMedir a força aerodinâmica e o torque ao qual o modelo da aeronave é submetido no fluxo de ar.

• Teste de motores de foguetesMonitoramento em tempo real da vibração e do impacto do motor.

• Análise dinâmica estruturalUsado para testes de impacto e vibração de componentes de veículos aéreos.

• Automação Industrial e Fabricação：

• Medição da força de corte e de moagemMonitoramento em tempo real da força de corte durante o processo de usinagem na máquina-ferramenta para otimizar os parâmetros do processo e monitorar o desgaste da ferramenta.

• Montagem de precisãoNa linha de montagem de peças pequenas, como lentes de telefone celular, rolamentos de precisão, assegurar o nível de força de montagem de 0,01N para garantir a qualidade do produto.

• Detecção de estampagem e forjamentoMedir a pressão direcional e o atrito na superfície do molde durante o processo de moldagem de metais para ajudar a otimizar o design do molde.

  Segurança de automóveis e colisões：

• Teste de colisãoInstalado em uma paródica de colisão ou carroceria para capturar a dinâmica multidimensional do momento da colisão e fornecer dados para o design de segurança do veículo.

• Medição de força dinâmicaUtilizado para medir o impacto, vibração e contraempurrão de peças automotivas.

• Pesquisa científica e outros：

• Sensores táctiisA matriz de sensores flexíveis feita com materiais piezoelétricos flexíveis (como PVDF) pode ser montada em superfícies curvas para estudar o toque robótico, dispositivos eletrônicos vestíveis, etc.

• Pesquisa de mecânica de materiaisUsado para testar as propriedades mecânicas dos materiais sob cargas dinâmicas.