三维测量 | 多分量传感器是如何工作的？能为您带来什么？

多分量传感器利用单个传感器，可同时测量一到三个方向上的力和扭矩。多分量传感器还有其它名称，比如力/扭矩传感器、六分量传感器、F/T传感器、多维传感器或多分量变送器。

多分量传感器可以测量什么？

HBK MCS10等多分量传感器最多可配备六个测量通道：

力：

• Fx – 沿x轴方向的力
• Fy – 沿y轴方向的力
• Fz – 沿z轴方向的力

扭矩（弯矩）：

• Mx – 绕x轴方向的扭矩
• My – 绕y轴方向的扭矩
• Mz – 绕z轴方向的扭矩

MCS10 多分量传感器结构非常紧凑，仅需一个单元即可替代六个独立传感器的测量任务。

多分量传感器通常用于哪些场合？

多分量传感器广泛应用于各种场合，当单轴传感器无法提供足够信息时均可采用。

• 六分量传感器应用于机器人和协作机器人中，使机器人能够以适当的力或扭矩处理工件。
• 它们也用于风洞，传感器可以通过单个设备测量升力、侧风的影响和其他空气动力学效应。
• MCS10 传感器同样适用于装配线，例如当组件对过载敏感或需要碰撞检测时。另外，它们还广泛用于依赖于精确多分量测量数据的组件测试和各种实验设置。

多分量传感器是如何工作的？

多分量传感器由一个弹性体组成，该部件通常由钛、钢或铝制成。当作用力或扭矩施加于该弹性体时，其表面会产生机械应变。应变片被粘贴在弹性体精心选定的位置上，通过将应变转换为电阻变化来检测该形变。

这些应变片连接组成一个惠斯通电桥。当桥路接收到外部激励电压时，它会产生一个输出信号，该信号与应变片所受的应变呈线性关系，因此与施加的力或扭矩成正比。

一个六分量传感器包含六个电隔离桥路，每个桥路用于测量力或扭矩的一个特定分量。这使得传感器能够同时且独立地测量全部六个自由度。

什么是串扰？

如果在力/扭矩传感器的某个特定方向上精确施加力或扭矩，理想情况下，您只会从相应的桥路中获得输出信号。实际上，其他通道上也会出现微弱的信号。例如，如果你施加一个沿 z 方向的力，Fy、Fx、Mx 和 Mz 桥路上仍会测得微小的输出。串扰的产生是因为弹性体存在制造公差，且应变片的灵敏度也略有差异。

如何计算最大串扰？

数据手册中将串扰定义为相对于受影响轴的满量程值百分比。

示例：

您正在使用 MCS10-050。数据表提供了以下信息：

z 方向的额定量程 (Fz) = 50 kN

x 方向的额定量程 (Fx) = 10 kN

x 方向上施加的力对 z 输出产生的最大串扰：0.5%

问题：当在x方向施加5 kN的力时，Fz输出的最大不确定度是多少？

如果 Fx 方向被加载至最大值（10 kN），则对 Fz 输出的最大串扰效应为：

50,000 N 的 0.5% = 250 N

在本例中，由于施加的力仅为 5 kN（即额定值 10 kN 的二分之一），因此不确定度可按以下方式计算：

250 N * 5 kN/10 kN = 125 N

官网：

<应变片：应力测试测量优选>

<称重传感器：称重精度，久经验证>

<力传感器： 应变和压电两种测量技术>

<扭矩传感器和转矩传感器>

<电功率测试 - 从部件到车辆能源管理>

<数据采集系统与设备>

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