Capteurs de force à jauge de contrainte

Comment fonctionne un capteur de force à jauge de contrainte ?

Voici comment fonctionne un capteur de force basé sur la technologie de la jauge de contrainte :

ce type de capteur utilise des jauges de contrainte pour mesurer les forces de compression et de traction statique et quasi-statique appliquées. La technologie piézoélectrique se prête par contre mieux au mesurage des forces dynamiques. 

La résistance électrique des jauges de contrainte se modifie sous la moindre déformation longitudinale et un pont de Wheatstone permet de déterminer cette variation avec une très haute précision et une grande stabilité dans le temps. Les capteurs de force à jauge de contrainte sont constitués d’un corps de mesure métallique ou à ressort collé à quatre jauges de contrainte, deux jauges étant parallèles au vecteur force pour mesurer la variation en longueur et deux jauges montées latéralement à la force appliquée pour détecter l’épaississement ou le rétrécissement simultané du corps de mesure. À l’application d’une force, deux jauges de contrainte se dilatent tandis que les deux autres - décalées à 90° - sont comprimées. Les signaux électriques de sortie sont mesurés en amplifiant les changements proportionnellement à la force appliquée, puis convertis en une valeur de mesure précise de la force.

Les capteurs de force à jauge de contrainte fournissent des données de mesure extrêmement précises et enregistrent également les plus fabiles forces sans dérive. Ils conviennent donc particulièrement pour mesurer des forces statiques et quasi-statiques, les conditions ambiantes indésirables, telles que les fluctuations de température étant compensées. La jauge de contrainte peut être installée sous différentes configurations, en fonction des exigences de l’application et de la plage de force.
Plus la force nominale est importante, plus le capteur de force doit être de grande taille, la raison en est sa conception mécanique car la mesure des petites forces requiert des éléments de ressort plus souples et plus petits.

Quand utiliser des capteurs de force à jauge de contrainte ?

Les capteurs de force à jauge de contrainte sont utilisés dans une grande variété d’applications requiérant longévité et stabilité thermique. En règle générale, le principe des jauges de contrainte (circuit en pont de Wheatstone) peut s’appliquer à un large éventail d’environnements et offre une grande précision ainsi que des caractéristiques reproductibles. 

Voici quelques applications typiques de ce type de capteur :

  • technologie des bancs d'essai
  • machines d'essai des matériaux
  • contrôle des processus industriels pendant les opérations de pressage, assemblage, rivetage, poinçonnage, emboutissage
  • surveillance des processus industriels dans la technologie du vissage (mesure du couple)
  • assurance qualité
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