有許多物理定律是建立在力的概念上的，力作用于質量為m的物體時，會改變物體的速度。有許多與力有關的概念，如推力、阻力和扭矩，當應用于一個物體時，推力會增加物體的速度，而阻力會降低速度，扭矩會引起物體轉速的變化。當物體中的力平衡分布時，就看不到加速度。隨著技術的進步，人們引入了一種有助于監測力的傳感器，即力傳感器。今天，讓我們來看看力傳感器的工作原理及其應用。

富蘭克林爵士在20世紀70年代發現，一些材料在受到外力作用時，會改變其電阻值，這些材料被稱為力敏電阻器。這些材料被用來制造一個可以測量力的傳感器。力傳感器是一種有助于測量施加于物體的力的傳感器，通過觀察力敏電阻器電阻值的變化量，可以計算出施加的力。

力傳感器的一般工作原理是對所施加的力作出響應，并將力值轉換成可測量的量。市場上有各種基于各種傳感元件的力傳感器，大多數力傳感器都是使用力敏電阻器設計的，這些傳感器由傳感膜和電極組成。

力敏電阻器的工作原理是基于接觸電阻的特性。力敏電阻器包含一個導電聚合物膜，當力作用于其表面時，該膜以可預測的方式改變其電阻，這種薄膜由排列在基質中的導電和非導電微粒組成，尺寸為亞微米。當力作用于薄膜表面時，微粒接觸到傳感器電極，改變了薄膜的電阻，電阻值的變化量給出了所施加力的測量值。

為了提高力敏電阻器的性能，人們正在通過多種不同的方法進行各種努力，例如，為了盡量減小聚合物的漂移，正在測試各種電極結構，通過用碳納米管等新材料代替聚合物，用傳感器進行測試等。

力傳感器的主要用途是測量施加的力。有各種類型和尺寸的力傳感器可用于不同類型的應用。使用力感電阻器的力傳感器的一些應用包括壓力感測按鈕、樂器、汽車占用感測器、假肢、腳內旋系統、增強現實等等。

有許多類型的力傳感器可用于不同類型的應用。力傳感器的一些例子是稱重傳感器、氣動稱重傳感器、電容式稱重傳感器、應變計稱重傳感器、液壓稱重傳感器等。

應變式稱重傳感器是一種力傳感器，與其他力傳感器相比，具有力敏電阻的力傳感器具有體積小、成本低、抗沖擊性好等優點。由于體積小，它們被用于便攜式電子設備和增強的移動交互。這些傳感器的主要缺點是精度低，因為它們的測量值相差10%。

基于力傳感電阻的力傳感器也稱為FSR。在運輸系統中，FSR傳感器用于測量貨物在一個地方運輸到另一個地方時施加在貨物上的應力的大小，FSR的功能可以通過改變力傳感電阻器的特性來改變。

力敏電阻需要一個小的接口，可以在中等惡劣的環境下工作。在這里，小的導電和非導電顆粒的配方，以減少傳感器的溫度依賴性，提高傳感器表面的耐久性和改善其機械性能。

審核編輯 黃宇