力传感器（forcesensor）是将力的大小转换成相关电信号的元件。力传感器可以检测张力、压力、重量、扭矩、应变和内应力等机械量。已成为动力设备、工程机械、各种工作机械、工业自动化系统不可或缺的核心部件。
力传感器主要由三部分组成：
1、力敏元件（常见材质有铝合金、合金钢、不锈钢）。
2.转换元件（最常见的是电阻应变片）。
.电路部分（一般为漆包线、PCB板等）。
力会产生多种物理效应，因此可以根据不同的需要采用不同的原理和技术来设计力传感器。
力传感器获取力信号的方式：
(1)被测力使弹性体(如弹簧、横梁、波纹管、膜片等)产生相应的位移，通过位移测量得到力信号。
(2)将应变片牢固地粘贴在弹性元件的表面，共同构成传感器。弹性元件在受力时发生形变，从而改变应变片的电阻值（发生应变时，应变片的几何形状和电阻率发生变化，导致电阻值发生变化），力信号通过电阻测量。应变片可以由金属箔或半导体制成。
()压电晶体通过压电效应将力直接转换为置于晶体两侧的电位差，从而获得力信号。
(4)力使机械共振系统的固有频率发生变化，通过频率测量得到力的相关信息。
(5)通过电磁力与被测力的平衡，从平衡时的相关电磁参数中得到力信息。
图1：力传感器
一、分类1.应变片式
圆柱体壁上贴有2或4个应变片，其中一半贴在实体部分作为温度补偿片，另一半作为测量应变片。无压力时，四个应变片组成平衡全桥电路；当压力作用于内腔时，气缸变形为“腰鼓”，使电桥失去平衡，输出与压力有一定关系的电压。这种传感器也可以利用活塞将被测压力转化为力传递给应变管或通过垂直链条形状的膜片传递被测压力。应变管式力传感器结构简单，制造方便，适用性强，
2.膜片式
其弹性敏感元件为带固定边的圆形金属平面膜片。当隔膜受压变形时，中心处的径向应变和切向应变均达到正最大值，而边缘处的径向应变达到负最大值，切向应变变为零。因此，常将两个应变片分别贴在正、负最大应变上，接在相邻桥臂的半桥电路上，以获得更大的灵敏度和温度补偿。使用圆形箔片应变片可以最大限度地利用膜片的应变效应。该传感器的非线性是显着的。采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散电阻条。
.应变梁式
测量小压力时，可采用固定梁或等强度梁结构。一种方法是利用隔膜将压力转化为力，再通过传力杆传递给应变梁。图中，两端固定梁的最大应变在梁的两端和中点，应变片贴在这些地方。这种结构还有其他形式，例如悬臂梁和隔膜或波纹管。
4.组合型
在组合式应变式压力传感器中，弹性敏感元件可分为传感元件和弹性应变元件。传感元件将压力转化为力传递给弹性应变元件最敏感的部位，应变片贴在弹性应变元件的最大应变处。传感元件有膜片、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π型梁、环形梁、薄壁管等，可根据不同需要组合成多种类型.
二、工作原理力传感器的一般工作原理是它们响应施加的力并将其值转换为可测量的量。基于各种传感元件，市场上有各种类型的力传感器。大多数力传感器都是使用力传感电阻器设计的。这些传感器由传感膜和电极组成。力敏电阻包含导电聚合物薄膜，当对其表面施加力时，该薄膜会以可预测的方式改变其电阻。该薄膜由排列在亚微米级矩阵中的导电和非导电粒子组成。当对膜表面施加力时，细小颗粒会接触传感器电极，从而改变膜的电阻。由此产生的电阻值变化表示所施加力的大小。
为了提高力敏电阻器的性能，人们正在使用各种不同的方法。例如，为了最大限度地减少聚合物漂移，正在通过使用新材料（如碳纳米管）替代聚合物、使用传感器进行测试等方式测试各种电极配置。
三、如何更换力传感器力传感器在实际使用中，有时会遇到过载、冲击等，导致传感器发生塑性变形，影响测量精度。严重时，传感器会损坏，无法正常使用。这时需要更换传感器。这个时候怎么办？更换时应注意哪些问题？力传感器可以更换的前提是施力轴与传感器的力轴重合。这是第一点。
随着额定负载的增加，力传感器输出的微伏/格信号减小，而不是随着额定负载的增加输出信号增加。这一点经常被忽视。因此，更换传感器时，应尽量使用与原传感器负载相同的传感器。如果要更换更大的负载，一定要注意电子秤的称重仪表的刻度是否可调：如果是不可调的老式显示仪表，会因为更换而变得无法使用负载较大的传感器，导致输出微伏/格信号变小，无法进行满量程输出和显示，拨盘调节也达不到目的。
如果是量程可调的力传感器，可以按照说明书更换负载更大的传感器后，设置量程调试。同时需要注意的是，如果传感器的额定负载过大，输出的微伏/格信号过小，容易降低秤的灵敏度。
对于S型传感器安装在第二传力连杆上的机电组合秤，需要注意的是，重新安装传感器后的连杆长度与原来的连杆长度相同。另一方面，需要保证第一传力杆水平，连杆与第一传力杆垂直成90度角。如果有偏差，将直接影响秤的准确度和灵敏度。链接长度过长，会出现“大尺度”现象；如果链接的长度太短，就会出现“小尺度”的现象。这时候还需要注意的是，连杆一定要处于自由悬挂状态，不能与其他物体发生摩擦，
机电综合秤更换传感器后的调试，应在准确调试机械秤的基础上，按称重显示仪表使用说明书进行。
无论是电子秤还是机电组合秤，在更换传感器后，都必须进行校验才能使用。
上述解决方案除了对一般的力传感器有效外，还对S型传感器有效。在使用过程中经常会遇到需要更换力传感器的情况。只要按照以上操作，即使更换传感器也不会影响测量。
四、如何提高力传感器的精度温度会使4个应变片的应变信号（电阻）发生同方向、同程度的变化。因为方程中包含两个正应变和两个负应变，所以温度不会产生输出信号。其余的小残留误差可以通过连接到惠斯登电桥上的特殊镍金属来校正。此外，应变计需要温度-灵敏度补偿(TCS)。当温度变化时，材料的E模量会降低，从而产生应变。此外，应变片的灵敏度取决于温度。补偿电阻在高温下会产生较大的压降。这将降低惠斯通电桥的输出信号。在负载条件下，线性误差也会发生变化。这可以通过优化弹性体材料和结构以及选择精确的测量点来实现。
图2：力传感器的补偿
五、应用领域力传感器的选择主要取决于称量类型和安装空间，确保安装正确，称量安全可靠；另一方面，必须考虑制造商的建议。对于传感器制造商，一般规定传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体材料等。
例如，铝合金悬臂梁传感器适用于电子计价秤、台秤、箱秤等；钢制悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等；钢桥传感器适用于铁路衡、汽车衡等；立柱式适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。
力传感器主要应用于各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。
