¿Qué es un sensor de fuerza? ¿Qué tipos hay?
2024-05-21
¿Qué es un sensor de fuerza? ¿Qué tipos hay?
La fuerza es la causa directa de los cambios en el movimiento de la materia. Un sensor de fuerza puede detectar diversas cantidades mecánicas, como tensión, tracción, presión, peso, torsión, tensión interna y deformación. Normalmente, un sensor de fuerza consta de un elemento sensible y un elemento de transducción. Es un dispositivo o equipo capaz de detectar datos de medición específicos y convertirlos en señales utilizables de acuerdo con ciertas reglas.
En esta nueva era, los sensores de fuerza han encontrado aplicaciones generalizadas, especialmente en campos industriales. Para utilizar eficazmente los sensores de fuerza, es necesario tener un buen conocimiento de su definición y funciones. Entonces, ¿qué es exactamente un sensor de fuerza y qué tipos existen? ¡Exploremos!
Los sensores de fuerza vienen en muchos tipos y se pueden clasificar según diferentes efectos físicos y principios de detección en sensores de tensión de resistencia, sensores piezomagnéticos y sensores piezoeléctricos.
1. Sensores de fuerza extensímetro:
- Los sensores de fuerza extensímetros se utilizan ampliamente entre todos los sensores de fuerza. Ofrecen una alta precisión de medición y pueden medir fuerzas dinámicas y estáticas tanto pequeñas como grandes, lo que representa aproximadamente el 90 % de todos los sensores. El principio de funcionamiento de los sensores de fuerza extensímetros es similar al de los sensores de presión extensímetros. Consisten en un elemento elástico sensible y galgas extensométricas adheridas a él. Estos sensores primero convierten la fuerza medida en la deformación del elemento elástico, luego utilizan el efecto de deformación de resistencia para medir la deformación, leyendo así la salida.
2. Sensores de fuerza piezomagnéticos:
- Cuando los materiales ferromagnéticos se someten a fuerzas externas de tracción o compresión, su permeabilidad magnética cambia con la magnitud y dirección de la tensión. Bajo fuerzas de tracción, la permeabilidad magnética aumenta en la dirección de la fuerza y disminuye ligeramente perpendicularmente a la dirección de la fuerza. Bajo fuerzas de compresión, los cambios son opuestos. Este fenómeno físico, conocido como efecto magnetoestrictivo de los materiales ferromagnéticos, puede utilizarse para medir la fuerza.
3. Sensores piezoeléctricos:
- Los sensores piezoeléctricos pueden medir diversas fuerzas dinámicas, impactos mecánicos y vibraciones. Se utilizan ampliamente en los campos de la acústica, la medicina, la mecánica y el mar debido a su pequeño tamaño, peso ligero, respuesta de alta frecuencia y alta relación señal-ruido. Según su forma, las células de carga (un tipo de sensor de fuerza) se pueden clasificar en células de carga en voladizo, sensores tipo S, células de carga de placa, sensores de caja y sensores de tipo radio.
Los sensores de fuerza han penetrado en una amplia gama de campos, incluida la exploración de recursos, la exploración marina, el desarrollo espacial, la producción industrial, la protección ambiental, el diagnóstico médico, la bioingeniería e incluso la preservación de reliquias culturales. No es exagerado decir que casi todos los proyectos de ingeniería modernos, desde el vasto espacio hasta las profundidades del mar y varios sistemas de ingeniería complejos, se basan en varios sensores de fuerza.
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