Le capteur de force

Un capteur de force mesure en règle générale au moyen d’un corps élastique la force qui agit sur lui. Plus grande est la force, plus importante est la déformation du corps élastique. Ce dernier doit être suffisamment élastique pour que son oscillation présente une amplitude assez importante et significative, mais la plage de fréquences s’en trouve alors réduite.

C’est pour cela que presque tous les capteurs de force de Kistler fonctionnent selon le principe piézoélectrique propre au quartz. Lorsqu’il est soumis à une charge, le quartz génère une charge électrique proportionnelle à la charge mécanique appliquée. Plus grande est la force appliquée, plus grande sera la charge électrique générée. Dans un capteur de force, le quartz joue à la fois le rôle de corps élastique et de transducteur.

Grâce à la grande rigidité de ce cristal, la déformation au capteur est très faible, la plupart du temps de l’ordre de quelques micromètres. Le quartz présente une erreur de mesure minime pour les mesures de processus lents ou quasi-statiques ; lorsqu’il s’agit de mesurer des processus rapides ou très rapides, il offre une précision inégalée.

Chacun des mesurandes (force, pression, accélération) déclenche la production d’un signal de sortie ; celui du cristal de quartz présente une linéarité parfaite et est exempt d’hystérésis. Un capteur de force à quartz possède donc une plage de mesure extrêmement large tout en présentant dimensions réduites, une grande robustesse et une sensibilité très élevée.

Capteur de force à une composante

Ce capteur de force est généralement de construction annulaire ; la rondelle de quartz sensible à la pression est encastrée entre deux anneaux d’acier.

Capteur de force à trois composantes

Ce capteur de force particulièrement compact comporte deux rondelles de quartz sensibles à l’effet de cisaillement (Fx et Fy) et une rondelle de quartz sensible à la pression (Fz).

Capteur de couple

Les rondelles de quartz sensibles à l’effet de cisaillement sont disposées en cercle, leurs axes étant dirigés tangentiellement au cercle. Le capteur de couple se monte sous précontrainte.

Applications typiques du capteur de force:

• Assurance qualité en production et en montage
• Surveillance de presses
• Mesure de l’effort de coupe dans l’usinage par enlèvement de copeaux
• Biomécanique
• Contrôle de produits
• Contrôle de matériaux
• Pesage dynamique de véhicules en mouvement
• Mesure de force sur moyeu