Princípio de funcionamento e aplicação do sensor de feixe cantilever

O sensor de feixe cantilever é um sensor amplamente utilizado para medir grandezas físicas como força, pressão e deslocamento. É conhecido por seu princípio simples, baixo custo e alta precisão, tornando-o amplamente utilizado em indústrias como manufatura, aeroespacial e automotiva. Este artigo fornecerá uma introdução detalhada ao princípio de funcionamento do sensor de feixe cantilever e suas principais aplicações.

1. Princípio de funcionamento do sensor de feixe cantilever

O princípio central do sensor de viga cantilever é baseado nas propriedades mecânicas de uma viga cantilever. Uma viga cantilever é aquela que é fixada em uma extremidade enquanto a outra extremidade é livre. Quando uma força externa é aplicada à extremidade livre, a viga se curva. De acordo com os princípios da elasticidade, a quantidade de curvatura da viga é proporcional à força externa aplicada.

Sensores de viga cantilever normalmente instalam extensômetros (como extensômetros resistivos) na superfície da viga ou em outros locais adequados. Quando a viga se curva, o extensômetro detecta a pequena deformação na superfície da viga e converte essa deformação em um sinal elétrico. Esse sinal está relacionado à magnitude da força externa e pode ser processado por instrumentos eletrônicos para calcular a força aplicada.

2. Principais componentes do sensor de feixe cantilever

Um sensor de feixe cantilever geralmente consiste nos seguintes componentes:

• Viga Cantilever:Esta é a parte central do sensor, responsável por suportar a força externa e sofrer deformação.
• Medidor de tensão: Usado para detectar a deformação da viga cantilever. Tipos comuns de strain gauges incluem strain gauges resistivos e strain gauges de fibra óptica.
• Circuito de Processamento de Sinal:Este circuito amplifica o sinal elétrico fraco do extensômetro e o converte em uma quantidade mensurável.

3. Aplicações do sensor de feixe cantilever

Devido à sua estrutura simples, baixo custo e capacidade de atingir medições de alta precisão, o sensor de feixe cantilever tem sido amplamente aplicado em vários campos. Aqui estão várias aplicações típicas:

Sensor de pressão

O sensor de viga cantilever pode ser usado como um sensor de pressão, amplamente empregado na detecção da pressão de gases ou líquidos. Quando a pressão é aplicada à extremidade livre da viga cantilever, ela faz com que a viga se dobre. Acoplado a um extensômetro, a magnitude da pressão pode ser medida. Sensores de pressão são comumente usados em sistemas hidráulicos, sistemas pneumáticos, automotivos e equipamentos médicos.

Sensor de força

Sensores de feixe cantilever também pode ser usado para medir força. Ao combinar a viga cantilever com uma carga, a força aplicada à viga pode ser medida com precisão. Na fabricação industrial, sensores de força são usados para medir peso, tensão e outras forças. Em laboratórios e pesquisas, eles também são usados para estudar o comportamento mecânico sob várias condições.

Sensor de pesagem

Sensores de viga cantilever são amplamente usados em sistemas de pesagem. Com design preciso, uma viga cantilever pode detectar o peso de um objeto e fornecer valores de peso muito precisos. Esses sensores são comumente usados em balanças eletrônicas comerciais, sistemas de pesagem industrial e até mesmo em medição de peso em aplicações aeroespaciais.

Acelerômetro

Sensores de viga cantilever também podem ser usados como acelerômetros. Nesta aplicação, a viga cantilever é tipicamente combinada com um bloco de massa. Conforme a aceleração muda, a força inercial do bloco de massa faz com que a viga cantilever se dobre. Ao medir a deformação da viga, a aceleração pode ser inferida. Esses sensores são comumente usados em dispositivos automotivos, espaciais e eletrônicos.

Aplicações na indústria automotiva

Na indústria automotiva, os sensores de feixe cantilever desempenham um papel importante. Eles podem ser usados em testes de colisão, monitoramento da pressão do assento, medição da força do sistema de freio e outras áreas. Os sensores de feixe cantilever fornecem dados rápidos e precisos de força ou pressão, ajudando a melhorar a segurança e o conforto do veículo.

4. Vantagens dos sensores de feixe cantilever

• Alta precisão: Os sensores de viga cantilever são altamente precisos e podem detectar deformações mínimas, fornecendo resultados de medição precisos.
• Estrutura Simples:Comparados a outros tipos de sensores, os sensores de feixe cantilever têm uma estrutura relativamente simples, baixos custos de fabricação e são fáceis de produzir em massa.
• Ampla aplicação: Devido à sua ampla adaptabilidade, os sensores de feixe cantilever podem ser usados não apenas em indústrias convencionais, mas também em campos de ponta, como aeroespacial e automotivo.
• Estabilidade Forte: Os sensores de feixe cantilever apresentam forte estabilidade durante o uso a longo prazo, podem suportar mudanças significativas no ambiente e não são facilmente danificados.

Sensores de feixe cantilever, com seu princípio de funcionamento simples, baixo custo e capacidade de medição de alta precisão, encontraram aplicações extensivas em vários campos. Seja para medir pressão, força, peso ou aceleração, os sensores de feixe cantilever desempenham um papel crucial. Com o avanço tecnológico contínuo, as perspectivas de aplicação dos sensores de feixe cantilever se tornarão ainda mais amplas, oferecendo soluções de medição mais eficientes e precisas para vários setores.

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