什么是力敏传感器

力敏传感器是用来检测气体、固体、液体等物质间相互作用力的传感器。常用材料有半导体、金属及合成材料。目前常用的主要是硅压阻式力敏传感器和电容式力敏传感器。硅压力传感器优点是，灵敏度好、精度高、缺点是受温度影响大。


图一：力敏传感器

力敏传感器的原理

固态压阻式传感器：固态压阻式传感器的工作主要基于压阻效应，而压阻效应是在半导体材料上施加作用力时，其电阻率将发生显着变化的现象。

电阻应变式传感器：电阻应变式传感器是通过弹性敏感元件将外部的应力转换成应变ε，再根据电阻应变效应，由电阻应变片将应变转换成电阻值的微小变化，通过测量电桥转换成电压或电流的输出。

力敏传感器的分类

力敏传感器的种类很多，有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等，有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的如电阻式、电容式和电感式等。它主要用于两个方面：测力和称重。主要分为以下几种：
1.压电式传感器
2.应变式传感器
3.电感式传感器
4.电容式传感器

多数情况下，传感器的输出采用电量的形式(电流、电压、电阻、电脉冲等)，但是要把力变换成电量有时并不那么容易。以压电传感器为例，压电元件能把力直接变成电量，但由于元件分散性大，绝缘阻抗有限，测量小力值困难，因而使用时受到一定的限制。现在一般先通过弹性元件，力先作用在弹性元件上，弹性元件再作用在压电元件上，变换成电量。即需进行两级变换。力首先变换成弹性元件的形变，然后把弹性元件的形变变换成压电元件的形变，从而得到电量。这种传感器中，弹性元件是力敏元件，压电元件实际是转换元件。但由于它能感受由弹性元件传递给它的力，所以也是力敏元件。且这类传感器的特性主要由压电元件决定，所以通常认为这类传感器中的力敏元件是压电元件。这种情况不仅在压电式力传感器中存在，还有些别的力传感器中也有类似的情况，如应变式力传感器中通常总是以应变片作为力敏元件来研究，而不是以其中的弹性元件来代表的。

力敏传感器的发展阶段

力敏传感器的智能化发展分三个阶段：
第一阶段力敏传感器数字化，实现传输方式的数字化，同时解决传统产品抗干扰能力差的问题。
第二阶段力敏传感器智能化，实现人—机交流，同时解决传统产品精度低、稳定性差的问题。
第三阶段力敏化，实现工业远程集中控制，解决传统产品在工业控制中必须一次仪表+二次仪表配合，造成部分功能冗余的问题。其实质将计算机信息技术与传感器技术有机融合为一体，全面提升传感器数据传输功能和数据处理、判断功能。