Пьезоэлектрические и магнитоупругие датчики усилий

Для измерения изменяющихся во времени усилий используют пьезоэлектрические датчики, основанные на реализации прямого пьезоэффекта.

Рисунок 5 – Многокомпонентные динамометры

На основе пьезоэффекта удобно создавать многокомпонентные динамометры для одновременного измерения усилий, действующих на объект вдоль трех взаимно перпендикулярных осей (рис.5).

Динамический диапазон таких датчиков (отношение верхнего предела измерения к порогу чувствительности) достигает 108. Некоторые пьезокварцевые динамометры могут работать в диапазоне температур от –270 до +400 °C. В диапазоне от –200 до +250 °C температурный коэффициент чувствительности составляет 10-4 К-1.

Пьезоэлектрические датчики, реализованные в виде кабелей, строятся на основе пьезоэлектрического эффекта: при сжатии внешней поверхности такого кабеля на его внутреннем проводнике появляется электрический сигнал.

Рис. 5.9 Пьезоэлектрические кабели

Пьезоэлектрические кабели используются для мониторинга лопастей компрессора в самолетных двигателях турбинного типа. Их также применяются при анализе потока транспорта на автострадах. Для этого кабели монтируются в дорожное покрытие перпендикулярно движению транспорта. При соответствующей установке и эксплуатации срок службы таких датчиков составляет, по крайней мере, пять лет.

Рассмотренные типы пьезоэлектрических преобразователей предназначены в основном для измерения динамических усилийа для измерения статических усилий применяют пьезорезонансные датчики.