一維力傳感器設(shè)計(jì)用于測量單一方向（通常是軸向）的力。當(dāng)它受到剪切力（即與設(shè)計(jì)測量方向垂直的側(cè)向力）時(shí)，會帶來一系列問題：
測量誤差： 這是最主要的問題。傳感器內(nèi)部的應(yīng)變片或敏感元件會受到非預(yù)期的應(yīng)力，導(dǎo)致輸出信號偏離真實(shí)軸向力值。輸出的力值可能包含剪切力的分量，或者完全錯(cuò)誤。
非線性： 剪切力的存在會使傳感器的輸入-輸出關(guān)系變得非線性，即使在軸向力變化時(shí)也是如此。
零點(diǎn)漂移： 施加或移除剪切力可能導(dǎo)致傳感器的零點(diǎn)輸出發(fā)生偏移。
降低靈敏度： 傳感器對軸向力的有效靈敏度可能會降低。
機(jī)械損壞風(fēng)險(xiǎn)： 持續(xù)或過大的剪切力可能超過傳感器的側(cè)向過載能力，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如應(yīng)變片、粘合劑、彈性體）變形、疲勞甚至斷裂。
縮短壽命： 即使剪切力沒有立即造成損壞，長期作用也會加速傳感器的老化和失效。
如何處理一維測力傳感器上的剪切力？
解決這個(gè)問題的核心思路是：消除或最小化作用在傳感器上的剪切力，或者選擇能承受/測量剪切力的傳感器。
優(yōu)化安裝和對齊：
精確對準(zhǔn)： 確保傳感器的受力軸線與預(yù)期被測力的方向嚴(yán)格重合。使用精密加工的安裝塊、定位銷、激光對準(zhǔn)儀等輔助工具進(jìn)行精確安裝。
消除約束： 仔細(xì)檢查整個(gè)力傳遞路徑（從施力點(diǎn)到傳感器，再到支撐點(diǎn)）。確保傳感器只承受軸向力，其安裝方式不會引入側(cè)向約束。傳感器兩端可能需要使用能夠補(bǔ)償微小不對中的連接件。
使用柔性/補(bǔ)償連接件：
萬向節(jié)/球鉸： 在傳感器的一端或兩端安裝萬向節(jié)或球鉸鏈。這允許傳感器兩端在有限角度內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，從而釋放掉側(cè)向力或力矩，確保力只沿軸向傳遞。
浮動接頭/自對準(zhǔn)墊片： 使用帶有球面或自由旋轉(zhuǎn)面的接頭或墊片，補(bǔ)償安裝面的不平整或微小角度偏差。
柔性連桿： 在某些應(yīng)用中，在傳感器前使用一小段柔性桿（能彎曲但不能壓縮/拉伸）可以吸收側(cè)向位移。
改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
增加導(dǎo)向： 在力傳遞路徑上，在靠近傳感器但不直接約束傳感器的位置增加精密直線軸承或滑軌。這些導(dǎo)向裝置承擔(dān)側(cè)向力，確保傳遞到傳感器上的力盡可能純軸向。關(guān)鍵點(diǎn)： 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)必須非常精確，避免引入摩擦力或額外的力矩。
降低摩擦： 確保所有滑動或轉(zhuǎn)動部件的摩擦極小，避免因摩擦阻力產(chǎn)生側(cè)向分力。
增強(qiáng)剛度： 提高施力機(jī)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的整體剛度，減少在受力下的變形，變形可能導(dǎo)致傳感器承受附加的側(cè)向力或彎矩。
選擇合適的傳感器：
選擇側(cè)向過載能力強(qiáng)的傳感器： 查閱傳感器規(guī)格書，選擇側(cè)向過載能力/側(cè)向力容限指標(biāo)較高的型號。雖然這不能消除測量誤差，但可以降低損壞風(fēng)險(xiǎn)。
考慮多維力傳感器： 如果應(yīng)用確實(shí)存在不可避免的、需要被測量的剪切力（或力矩），那么一維傳感器從根本上就不適用。此時(shí)應(yīng)該選擇六維力傳感器或三維力傳感器（具體取決于需要測量的力/力矩分量）。多維傳感器專門設(shè)計(jì)用于測量多個(gè)方向上的力和力矩，并能解耦各個(gè)分量。
檢查和維護(hù)：
定期檢查： 定期檢查安裝是否松動、連接件是否磨損、導(dǎo)向裝置是否順暢，確保沒有新的不對中產(chǎn)生。
校準(zhǔn)： 在安裝后以及定期進(jìn)行校準(zhǔn)。注意觀察在不同負(fù)載下，特別是當(dāng)施力方向可能有微小變化時(shí)，傳感器的零點(diǎn)是否穩(wěn)定，輸出是否線性。
總結(jié)處理步驟：
診斷確認(rèn)： 首先確認(rèn)問題確實(shí)由剪切力引起（如測量值不合理、安裝有明顯角度、拆下后傳感器有側(cè)向受力痕跡等）。
檢查安裝： 仔細(xì)檢查并重新調(diào)整傳感器安裝，確保嚴(yán)格對準(zhǔn)。
引入補(bǔ)償機(jī)制： 在傳感器端部添加萬向節(jié)、球鉸或浮動接頭。
增加導(dǎo)向（謹(jǐn)慎）： 如果需要且可行，在力鏈路上增加精密導(dǎo)向裝置來承擔(dān)側(cè)向力。
評估傳感器規(guī)格： 確認(rèn)當(dāng)前傳感器的側(cè)向過載能力是否足夠，如果不夠或問題嚴(yán)重，考慮更換側(cè)向過載能力更強(qiáng)的型號。
考慮升級傳感器類型： 如果剪切力本身就是需要測量的物理量，或者無法通過機(jī)械手段有效消除，則必須更換為多維力傳感器。
維護(hù)與校準(zhǔn)： 實(shí)施定期檢查和校準(zhǔn)計(jì)劃。
核心原則： 預(yù)防優(yōu)于治療。 在設(shè)計(jì)和安裝階段就充分考慮剪切力的影響，并采取措施將其最小化或消除，是確保一維壓力傳感器準(zhǔn)確、可靠、長壽命工作的關(guān)鍵。如果剪切力不可避免且重要，選擇正確的（多維）傳感器類型是根本解決方案。
