什么是力平衡傳感器？

2020/11/29

    力平衡傳感器由機械部件與伺服電路組成的力反饋測量裝置，是通過反饋力（或力矩）與輸入力（或力矩）間的伺服平衡來測量輸入力的一類傳感器，又稱伺服傳感器。若輸入力或力矩是由其他力學量如加速度、壓力、角加速度、壓力差等變換來的，則還可用它間接測量這些力學量。這些傳感器相應地稱為伺服加速度傳感器、伺服壓力傳感器等。

    由加速度產生的單自由度慣性輸入力和反饋力同時作用在彈性支承的敏感元件上，兩個力之差使敏感元件產生微小位移，位移變換器將其轉換為電信號，經伺服電路放大和幅相校正后，輸出電流驅動逆變換器（通常為力矩器）產生一個反向的反饋力作用在敏感元件上。當系統開環增益很高時，反饋力與輸入力幾乎完全平衡，敏感元件處于相對平衡位置。與反饋力成正比的力矩器的輸入電流正比于被測力。此電流在取樣電阻上的壓降即為傳感器的輸出。

    伺服傳感器的優點是靜態精度和線性度高，滯后小，重復性好，靈敏度高，閾值小，低頻響應好，動態測量范圍寬。伺服傳感器應用于慣性導航和制導系統中，被稱為加速度計。加速度計的輸出經一次和二次積分又可用于精確指示運動物體（如導彈）的速度和位置，因此它是一種不可缺少的基本測量元件。改變敏感元件和支承、力矩器、位移變換器等關鍵部件可形成種類繁多的加速度計，如液浮擺加速度計、金屬撓性擺加速度計、石英擺加速度計、靜電加速度計和磁懸浮加速度計等。