1. 力传感器的基本原理是用什么去感受荷载作用
力传感器（force sensor） 将力的量值转换为相关电信号的器件。力是引起物质运动变化的直接原因。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。具体的器件有金属应变片、压力传感器等，在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，成为不可缺少的核心部件。
力传感器组成
力传感器主要由三个部分组成：
1---力敏元件（即弹性体，常见的材料有铝合金，合金钢和不锈钢）。
2---转换元件（最为常见的是电阻应变片）。
3---电路部分（一般有漆包线，pcb板等）。
力传感器分类
力能够产生多种物理效应，可采用多种不同的原理和工艺，针对不同的需要设计制造力传感器。力传感器主要有：
（1）被测力使弹性体（如弹簧、梁、波纹管、膜片等）产生相应的位移，通过位移的测量获得力的信号。
（2）弹性构件和应变片共同构成传感器，应变片牢固粘贴在构件表面上。弹性构件受力时产生形变，使应变片电阻值变化（发生应变时，应变片几何形状和电阻率发生改变，导致电阻值变化），通过电阻测量获得力的信号。应变片可由金属箔制成，也可由半导体材料制成。
（3）利用压电效应测力。通过压电晶体把力直接转换为置于晶体两面电极上的电位差。
（4）力引起机械谐振系统固有频率变化，通过频率测量获取力的相关信息。
（5）通过电磁力与待测力的平衡，由平衡时相关电磁参数获得力的信息。
如何提高力传感器精度——补偿
温度将会使4个应变片的应变信号（电阻）在相同方向和程度变化。
因为两个正向应变和两个负向应变被列入等式，因此温度将不会产生输出信号。
剩下微小的残余误差可以通过连接到惠斯通电桥上特殊的镍金属来进行修正。
另外，应变片需要进行温度对灵敏度的补偿 （TCS）。等温度变化时，材料的 E 模量 将会降低，导致产生应变。另外，应变片的灵敏度依赖于温度。在高温状况下电阻的补偿将产生更大的压降。这将降低惠斯通电桥的输出信号。
在负载状态下，线性误差 也将产生变化。这可以通过对弹性体材料和结构的优化以及选择精确的测量点来完成。
图中列出了补偿方法的总结。除了以上描述的 TKzero 和 TCS，也可以通过调整对线性和灵敏度进行补偿。
力传感器在汽车安全性能试验中的应用
说起多轴测力传感器，知道的人并不多。不过，很多人都在电视里看到过汽车碰撞实验，通过碰撞模拟人传感器的输出信号来评判汽车的安全性能。可以这么说，没有了多轴测力传感器，碰撞模拟人仅能充当橱窗里的模特，而不能真正发挥作用。
汽车安全碰撞试验的模拟人身上会装有测力传感器。
汽车安全性能实验中的测力传感器
在汽车安全实验室里，通常汽车厂家会进行安全性能的实验，让模拟人坐在汽车里，有意地发生碰撞，之后检测模拟人各个部位的加速度、载荷和变形，从而评定出汽车的安全等级。
模拟人大多采用金属与塑料制作，不仅具有和真人一样的外形，还有复杂的脊柱、肋骨和合成肌肉。最重要的是，模拟人身体上遍布着各种各样的多轴测力传感器，为技术人员分析汽车在碰撞瞬间的各项技术数据。一般来说，多轴测力传感器就通过安装在汽车碰撞模拟人的颈部、手部、腿部等不同部位上。
颈部受一定程度的力就会断，大腿受猛烈撞击会骨折等。对测力传感器采集到的各种受力数据以及假人的‘伤情’进行分析，汽车厂家就能据此评定出安全性能等级。
带有测力传感器的机器人磨削系统
2. 物理力传感器作用
传感器相当于人的感觉之类的。
执行器相当于人在感觉之后，经过大脑的处理，做出的执行机构。
传感器就是将一些物理信号转变成电信号的器件，比如温度传感器，压力传感器等，执行器是根据电信号并通过电动控制一些机械动作，比如电动调节阀的执行器，可以根据电信号的变化，来自动调节阀门的开度。
3. 简述力传感器测量原理
(1)进气压力传感器利用压电原理设计而成，由一个密封的 弹性膜片和一个铁质磁芯构成。膜片和铁质磁芯精确地放在线 圈内。当膜片在受到进气管内绝对进气压力作用时，会产生变 形，从而由于电磁感应作用，在线圈内产生与绝对压力相应的感 应电动势。
这种感应电动势大小与负载大小成比。
原则上说，它 与基本喷油量成线性关系，与基本点火提前角成反比关系、进气 温度传感器的温度传感元件由负温度系数的半导体热敏电阻构 成，采用了特殊测量电路，以测试电阻。
温度高时，电阻小，温度 低时，电阻大。
ECU向其提供了 5V直流电源，从而电阻与电流 之积产生电压信号。由于电阻随温度而变，所以，信号电压也变。 温度高时，发动机爆燃倾向增大。
为此，喷油量及点火提前角就 要随温度高低进行修正或补偿
4. 用传感器探究作用力与反作用力的关系
编码器与霍尔传感器均是对电流进行分析，将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号。霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic；
并在霍尔 元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端 之间)，将产生一个电势VH，称 其为霍尔电势，其大小正比于控 制电流。
编码器与霍尔传感器有3点不同：
一、两者的原理不同：
1、编码器的原理：由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
2、霍尔传感器的原理：磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。
二、两者的概述不同：
1、编码器的概述：编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。
2、霍尔传感器的概述：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
三、两者的主要作用不同：
1、编码器的组要作用：
一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。
2、霍尔传感器的主要作用：
（1）力测量：如果把拉力、压力等参数变成位移，便可测出拉力及压力的大小，按这一原理可制成的力传感器。
（2）角速度测量：在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。
（3）线速度测量：如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。
5. 简述力传感器的工作原理
压电式压力传感器原理、特点及应用 ●压电式压力传感器的原理 ●压电式压力传感器的原理主要是压电效应，它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
酒石酸钾钠具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展， 压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。 ●压电式压力传感器的特点 以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
它有很多优点：重量较轻、工作可靠、结构很简单、信噪比很高、灵敏度很高以及信频宽等等。
但是它也存在着某些缺点：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施，而输出电流的响应又比较差，那就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点，让仪器更好地工作。 ●压电式压力传感器的应用 压电式压力传感器的应用领域很广泛：电声学、生物医学和工程力学等等。
它能够测量发动机里面的燃烧压力，也能够应用在军事方面。
它可以测量在膛中的枪炮子弹在击发的那一刻，膛压的改变量以及炮口所受到的冲击波压力。
它能够测量很小的压力，也能够测量大的压力。
由于它的使用寿命很长、重量较轻、体积较小、结构较简单，因此它所涉及的领域远远不止这些。
在对建筑物、桥、汽车和飞机等的冲击和震动的测量，也是非常广泛的。
特别是在宇航和航空的领域里，它的地位是很特殊的。
6. 力传感器原理及应用
六维力传感器归于力觉传感器。力觉传感器是一类触觉传感器，它在机器人和机电一体化设备中具有广泛的运用。力和力矩传感器是用来检测设备内部力或与外界环境相互效果力为目的，力这一物理量无法被直接丈量，可经过其他物理量直接丈量得出。
力传感器可用作变换器，如应变元件，它可供应一个与变形、亦即效果于接触点的力成正比的信号。力觉传感器可检测机器人有关部件，比如手腕、手指所受外力及转矩，可操控手腕移动，伺服操控，精确结束作业。
作为力传感器中一种新发展起来的传感器，六维力传感器能一起转化多维力/力矩信号为电信号，可用于监测方向和大小不断改变的力与力矩，并丈量加速度或惯性力，以及检测接触力的大小和效果点。
六维力传感器在工业级的首要运用范畴是设备和打磨，打磨是机器人运用非常广泛的一个范畴，就目前商场状况来看，关于打磨精度要求较高的作业首要是3C作业，而且3C作业劳动布满度高，火急需求结束自动化改造。再加上3C作业的柔性化需求，需求更高智能的打磨机器人才华更好地满足商场需求。
六维力传感器，经过传感器固定座与机械臂的结束关节固定连接。静态条件下，机械手腕部六维力传感器测得的力和力矩数据由三部分组成，即传感器自身体系差错、负载重力效果、负载所受外部接触力。在加工、设备等工业机器人运用中，机器人结束东西或工件与外界环境的接触力需求被精确的感知，操控体系据此修正机器人的运动，才华确保作业的和婉性。
7. 力传感器的作用和原理
手机中的传感器是指手机上的那些能够通过芯片来感应的元器件。手机上有重力传感器、加速器传感器、距离传感器、光线传感器，分别如下介绍：
1、重力传感器：透过压电效应来实现，重力传感器内部有一块重物与压电片整合在一起，透过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平的方向。
2、加速器传感器：加速器传感器其实跟重力传感器有些类似，但也有很大的差别。加速度传感器是多个维度测算的，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。
3、距离传感器：距离传感器的组成非常简单，由一个红外LED灯和红外辐射光线探测器组成。位置大概在手机听筒的附近。工作原理是：红外LED灯发出的不可见红外光，射向附近的物体，然后反射后，最后被红外辐射光线探测器探测，一般距离传感器是配合光线传感器一起使用的。
4、光线传感器：光线传感器其实跟人多眼睛有些相似。人的眼睛在不同光线环境下，能够调节进入眼睛的光想。而光线传感器则是根据不同光线环境来调整手机屏幕的亮度，从而减低电量的消耗，增强手机的续航能力。磁场传感器是利用磁阻来测量平面磁场，从而检测出磁场强度以及方向位置。6、陀螺仪传感器：陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统，它原本是运用到直升机模型上，现已被广泛运用于手机等移动便携设备。陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴动作的角速度，是补充MEMS加速度计（加速度传感器）功能的理想技术。7、GPS位置传感器：这个就很简单了，名字就已经很明确了，GPS模块主要作用是通过天线来接收到卫星的坐标信息帮用户定位。8、指纹传感器：指纹传感器是实现指纹自动采集的关键器件，目前主要分为两类，光学指纹传感器和半导体指纹传感器。光学指纹传感器：主要是利用光的折射和反射原理，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。CMOS或者CCD的光学器件就会收集到不同明暗程度的图片信息，就完成指纹的采集。半导体指纹传感器：这类传感器，无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，也就完成了指纹的采集。9、气压传感器：将薄膜与变组器或电容连接在一起，当气压产生变化时，会导致电阻或电容数值发生变化，借此量测气压的数据。
8. 试举出生活中力学传感器的一些应用并简单说明工作原理
1 、应变片压力传感器原理
力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D 转换和CPU ）显示或执行机构
9. 载荷传感器工作原理
工作原理：
手动控制泵站压力通过千斤顶给被测梁加载，负荷传感器和应变片信号传送到静态应变仪上，A/D转换后传给计算机进行数据处理，绘制力-应变曲线。
? 主要技术指标
l 试验力：100kN
l 加载框架高度：2220mm
l 被测梁支点间距：1200mm
l 手动泵站低压排量为12.5ml/次，高压流量为2.3ml/次，低压压力1Mpa，高压压力35Mpa。
l 单向油压千斤顶输出压力为10吨，行程150mm。
l 每组加载框架配备两个试样支座、一根分配梁以及保护装置
l 每套系统配一台24点静态应变仪