¿Cómo convierten los sensores las cantidades mecánicas (como la presión y el peso) en señales eléctricas?

2024-09-25 18:58

Un sensor, como su nombre lo indica, es un dispositivo capaz de detectar y responder a los cambios en la presión externa. Sin embargo, su rango de aplicación es mucho más amplio. También puede detectar diversas magnitudes mecánicas, como tensión, fuerza de tracción, peso, par, tensión interna y deformación. La realización de esta función se beneficia del diseño estructural preciso y complejo dentro del sensor de presión.


El núcleo de un sensor de presión se encuentra en su elemento sensible a la fuerza, también conocido como cuerpo elástico. Estos cuerpos elásticos suelen estar hechos de materiales con alta resistencia y alto módulo elástico, como aleación de aluminio, acero aleado y acero inoxidable. Cuando una magnitud mecánica externa actúa sobre el cuerpo elástico, este sufrirá una ligera deformación, que es proporcional a la magnitud mecánica aplicada. Es esta deformación la que se convierte en el punto de partida para la posterior conversión de la señal eléctrica.


A continuación, el elemento de conversión, el extensómetro de resistencia, desempeña un papel fundamental. El extensómetro de resistencia está unido estrechamente a la superficie del cuerpo elástico. Cuando el cuerpo elástico se deforma, el extensómetro de resistencia también se deformará, lo que provocará un cambio en su valor de resistencia. Existe una relación funcional definida entre este cambio de resistencia y la magnitud mecánica, que es un paso clave para que el sensor de presión realice la conversión de magnitud mecánica a señal eléctrica.


La parte del circuito es responsable de convertir el cambio de resistencia del extensómetro de resistencia en una señal eléctrica medible y transmisible. A través del diseño de circuitos como el puente de Wheatstone, la parte del circuito puede capturar con precisión el cambio de resistencia del extensómetro de resistencia y convertirlo en una señal de salida de voltaje o corriente. De esta manera, la cantidad mecánica que originalmente es difícil de medir directamente se transforma en una señal eléctrica claramente distinguible.


La razón por la que los sensores de presión pueden destacarse entre muchos sensores y convertirse en la primera opción en muchos campos industriales se debe a sus ventajas:


Alta precisión: al adoptar el principio de resistencia a la deformación de alta precisión, los sensores de presión pueden garantizar la precisión y confiabilidad de los resultados de medición. Ya sea un ligero cambio de presión o una gran carga de peso, se puede detectar con precisión y convertir en una señal eléctrica.


Amplio rango: el rango de sensores de presión es generalmente amplio y puede satisfacer las necesidades de medición en diferentes escenarios de aplicación. Desde cambios leves en la presión del aire hasta grandes choques hidráulicos, todos pueden ser capturados y convertidos de manera efectiva.


Instalación conveniente: los sensores de presión generalmente adoptan un diseño de soporte de carga de compresión, que es conveniente y flexible para instalar. Ya sea que se fijen en maquinaria y equipo o se integren en un sistema de tuberías, se puede implementar fácilmente.


Durable y confiable: los elementos sensibles a la fuerza y ​​los elementos de conversión hechos de materiales resistentes a la corrosión y de alta resistencia, como acero inoxidable de alta calidad, así como las piezas del circuito que se han sometido a pruebas estrictas, garantizan que el sensor de presión aún pueda funcionar de manera estable en entornos hostiles y tenga una larga vida útil y alta confiabilidad.


Respuesta rápida: los sensores de presión tienen una alta frecuencia de respuesta y pueden responder rápidamente a los cambios en las magnitudes mecánicas externas y emitir las señales eléctricas correspondientes. Esto es particularmente importante para las ocasiones que requieren monitoreo y control en tiempo real.


En los equipos médicos, los sensores de presión también desempeñan un papel importante. Pueden controlar los parámetros de los signos vitales del paciente, como la presión arterial y la frecuencia cardíaca, lo que proporciona una base de diagnóstico precisa y una guía de tratamiento para los médicos.


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