一維力傳感器(也稱為單軸力傳感器)本身設計上并不是用來承受力矩的,其承受力矩的能力非常有限,甚至可以認為是零。

這與其設計原理和結構密切相關:
設計目標: 一維力傳感器經過精密設計和校準,專門用于測量單一方向(通常是軸向)的拉力或壓力。其內部的應變片布局和機械結構都針對這一目標進行了優化。
力矩的影響:
測量失真: 當有力矩(扭轉力矩或彎曲力矩)作用在傳感器上時,傳感器內部會產生不均勻的應變。這會導致傳感器輸出信號不僅包含真實的軸向力分量,還混入了力矩引起的信號(交叉干擾),導致測量結果嚴重失真、不準確。
結構損傷: 力矩會在力傳感器結構上產生局部過載。即使施加的軸向力在傳感器的額定載荷范圍內,力矩產生的局部應力也可能遠遠超過傳感器材料或應變片的極限,導致:

應變片損壞: 最敏感的元件直接失效。
彈性體塑性變形: 傳感器本體發生不可恢復的變形,精度永久性下降。
結構斷裂: 在極端情況下,傳感器可能直接斷裂。
疲勞失效: 即使力矩沒有立即損壞傳感器,長期或反復的力矩作用也會加速傳感器的疲勞失效,大大縮短其使用壽命。
技術規格中的體現: 負責任的傳感器制造商通常會在技術規格表中明確列出傳感器可以承受的最大側向力或彎矩。這個值通常遠小于傳感器的額定軸向載荷(可能只有額定載荷的1%-10%,甚至更低),并且:
這個值通常是指傳感器能夠承受而不損壞的極限值,并非測量值。 在這個力矩下測量精度已經變得非常差甚至完全不可用。
這個值通常是指靜態的、一次性的極限值,不代表可以長期或反復承受。
很多低成本的測力傳感器甚至不提供這個參數,或者直接標明“不能承受側向力/力矩”。
總結與關鍵點:
避免力矩: 一維力傳感器應嚴格避免承受任何顯著的力矩(彎曲或扭轉)。這是正確使用一維力傳感器的首要原則。
核心要求: 必須確保施加的力嚴格沿著傳感器的測量軸線,并且作用點通過傳感器的中心,避免產生杠桿臂(偏心力)。
安裝至關重要: 正確的安裝(使用合適的夾具、萬向節、球窩接頭等)對于消除或最小化彎矩至關重要。

需要測量力矩怎么辦? 如果您的應用場景中必然存在力矩,并且您需要測量這些力矩,那么您需要使用多維力傳感器(如三軸力傳感器、六軸力/力矩傳感器)。這類傳感器專門設計用于同時測量多個方向的力和力矩。
簡而言之:一維力傳感器對力矩極其敏感和脆弱。將其力矩承受能力視為“零”來設計和安裝您的系統是最安全的做法。任何顯著的力矩都可能損壞傳感器或導致測量完全失效。