力センサーとは何ですか?どのような種類がありますか?

力センサーとは何ですか?どのような種類がありますか?

力は物質の運動の変化の直接的な原因です。力センサーは、張力、引っ張り、圧力、重量、トルク、内部応力、ひずみなどのさまざまな力学量を検出できます。通常、力センサーは感知要素と変換要素で構成されます。指定された測定データをセンシングし、一定の規則に従って使用可能な信号に変換できるデバイスまたは装置です。

 

この新しい時代において、力センサーは特に産業分野で広く応用されています。力覚センサーを効果的に使用するには、力覚センサーの定義と機能をよく理解する必要があります。では、力覚センサーとは一体何で、どんな種類があるのでしょうか？探検してみよう！

 

力センサーには多くの種類があり、さまざまな物理的効果と検出原理に基づいて、抵抗ひずみセンサー、圧磁気センサー、圧電センサーに分類できます。

 

1. ひずみゲージ力センサー:  

  - ひずみゲージ式力センサーは、あらゆる力センサーの中で広く使用されています。これらは高い測定精度を提供し、全センサーの約 90% を占める大小両方の動的力と静的力を測定できます。ひずみゲージ式力センサーの動作原理は、ひずみゲージ式圧力センサーの動作原理と似ています。これらは、弾性感応要素とそれに取り付けられたひずみゲージで構成されています。これらのセンサーは、まず測定された力を弾性要素のひずみに変換し、次に抵抗ひずみ効果を使用してひずみを測定し、それによって出力を読み取ります。

 

2. 圧磁力センサー:

  - 強磁性材料が外部から引張力または圧縮力を受けると、応力の大きさと方向に応じて透磁率が変化します。張力がかかると、透磁率は力の方向に増加し、力の方向に垂直にわずかに減少します。圧縮力がかかると、変化は逆になります。強磁性材料の磁歪効果として知られるこの物理現象は、力の測定に使用できます。

 

3. 圧電センサー:

  - 圧電センサーは、さまざまな動的力、機械的衝撃、振動を測定できます。小型、軽量、高周波応答、高い信号対雑音比により、音響、医学、機械、海洋分野で広く使用されています。ロードセル（力センサの一種）は、形状によりカンチレバー型ロードセル、S型センサ、プレート型ロードセル、ボックス型センサ、スポーク型センサに分類できます。  

 

力センサーは、資源探査、海洋探査、宇宙開発、工業生産、環境保護、医療診断、生物工学、さらには文化遺物の保存など、幅広い分野に浸透しています。広大な宇宙から深海、さまざまな複雑な工学システムに至るまで、ほとんどすべての現代工学プロジェクトはさまざまな力センサーに依存していると言っても過言ではありません。