Kas yra jėgos jutiklis? Kokie tipai yra?

Kas yra jėgos jutiklis? Kokie tipai yra?

Jėga yra tiesioginė materijos judėjimo pokyčių priežastis. Jėgos jutiklis gali aptikti įvairius mechaninius dydžius, tokius kaip įtempimas, trauka, slėgis, svoris, sukimo momentas, vidinis įtempis ir deformacija. Paprastai jėgos jutiklis susideda iš jautraus elemento ir transdukcijos elemento. Tai prietaisas ar įranga, galinti aptikti nurodytus matavimo duomenis ir pagal tam tikras taisykles paversti juos tinkamais signalais.

 

Šioje naujoje eroje jėgos jutikliai buvo plačiai pritaikyti, ypač pramonės srityse. Norint efektyviai naudoti jėgos jutiklius, reikia gerai suprasti jų apibrėžimą ir funkcijas. Taigi, kas tiksliai yra jėgos jutiklis ir kokie jo tipai? Patyrinėkime!

 

Jėgos jutikliai būna įvairių tipų ir gali būti suskirstyti pagal skirtingus fizinius efektus ir aptikimo principus į atsparumo deformacijos jutiklius, pjezomagnetinius jutiklius ir pjezoelektrinius jutiklius.

 

1. Įtempimo matuoklio jėgos jutikliai:  

  – deformacijos matuoklio jėgos jutikliai plačiai naudojami tarp visų jėgos jutiklių. Jie pasižymi dideliu matavimo tikslumu ir gali išmatuoti tiek mažas, tiek dideles dinamines ir statines jėgas, kurios sudaro apie 90 % visų jutiklių. Įtempimo matuoklio jėgos jutiklių veikimo principas yra panašus į deformacijos matuoklio slėgio jutiklių. Jie susideda iš elastinio jautraus elemento ir prie jo pritvirtintų deformacijų matuoklių. Šie jutikliai pirmiausia konvertuoja išmatuotą jėgą į elastingo elemento deformaciją, tada naudoja pasipriešinimo deformacijos efektą deformacijai išmatuoti ir taip nuskaito išvestį.

 

2. Pjezomagnetinės jėgos jutikliai:

  – Kai feromagnetinės medžiagos yra veikiamos išorinių tempimo arba gniuždymo jėgų, jų magnetinis pralaidumas keičiasi atsižvelgiant į įtempių dydį ir kryptį. Veikiant tempimo jėgoms, magnetinis pralaidumas didėja jėgos kryptimi ir šiek tiek sumažėja statmenai jėgos krypčiai. Veikiant gniuždymo jėgoms, pokyčiai yra priešingi. Šis fizikinis reiškinys, žinomas kaip magnetostrikcinis feromagnetinių medžiagų poveikis, gali būti naudojamas jėgos matavimui.

 

3. Pjezoelektriniai jutikliai:

  – Pjezoelektriniai jutikliai gali matuoti įvairias dinamines jėgas, mechaninius smūgius ir vibracijas. Dėl mažo dydžio, lengvo svorio, aukšto dažnio atsako ir didelio signalo ir triukšmo santykio jie plačiai naudojami akustikoje, medicinoje, mechanikoje ir jūrinėse srityse. Atsižvelgiant į formą, apkrovos jutikliai (jėgos jutiklio tipas) gali būti suskirstyti į konsolinius apkrovos elementus, S tipo jutiklius, plokštelinius apkrovos elementus, dėžės jutiklius ir stipininio tipo jutiklius.  

 

Jėgų jutikliai įsiskverbė į daugybę sričių, įskaitant išteklių tyrinėjimą, jūrų tyrinėjimą, kosmoso plėtrą, pramoninę gamybą, aplinkos apsaugą, medicininę diagnostiką, bioinžineriją ir net kultūros relikvijų išsaugojimą. Neperdedant galima teigti, kad beveik kiekvienas modernus inžinerinis projektas, nuo didžiulės erdvės iki jūros gelmių ir įvairių sudėtingų inžinerinių sistemų, remiasi įvairiais jėgos jutikliais.