力测量背后的基本原则是 —— 当力施加在物体上时，物体会被置换。使用各种位移传感器计算位移量，从而进行力测量。这是一种用于计算力的间接方法。下面列出了一些测量力的直接方法。

· 应变计转换器

· 压电转换器

· 磁透镜转换器

· 使用压力进行力测量

· 其他力测量系统

使用压力进行力测量

通过压力进行力测量可以通过两种类型的称重传感器完成。下面将对此进行解释。

1. 液压称重传感器

如下图所示，设备内部充满预载压的机油。力施加在上部，这会增加腔室内流体的压力。此压力变化使用压力传感器测量，或使用波顿管显示在压力表表盘上。

液压称重传感器

当压力传感器用于测量值时，已知称重传感器非常坚硬。即使在完全强制的情况下，它只会偏转高达0.05mm。因此，该器件通常用于计算其值介于 500N 和 200KiloN 之间的力。力监测装置可以在充满液体的软管的帮助下放置在远离设备的地方。有时需要多个称重单元。如果是这样，必须为此目的设计一个总的单元。

这种装置的最大优点是完全机械。设备不需要任何电气帮助。它们还可用于计算拉伸力和压缩力。如果设备设计正确，错误百分比不超过 0.25%。设备必须根据使用温度的温度进行校准，因为它对温度敏感。

2. 气动负载单元

气动称重传感器的工作与液压称重传感器的工作几乎相同。测量其值的力施加在活塞的一侧，这由另一侧的气动压力进行平衡。由此获得的压力将等于施加的输入力。该值使用波登管进行测量。

气动称重传感器

气动称重器具有内腔，带盖闭合。空气压力在腔室内建立，直到其值等于盖上的力。如果压力进一步增加，腔室内的空气将强行打开盖，并且过程将继续，直到两个压力相等。此时，使用压力传感器读取腔室中的压力，该读数将等于输入力。

其他力测量系统

1. 弹性设备

应变片可以替换为称重传感器内的线性电压差分变压器 （LVDT），以了解弹性元件的位移。该器件最适合动态测量，因为它具有高分辨率和滞后性等良好功能。

另一个最适合测量弹性元件中力的设备是电容式称重传感器。使用该器件，可以通过测量电容来计算电位。传感器有两个平行板，两者之间有一个小间隙。根据施加在设备上的力，弹簧支点的长度将发生变化，进而改变板之间的间隙距离并产生比例电容。此测量的电容值与施加的力成正比。

光纤还可用于设计光学应变计来测量力。当力施加在力求和成员上时，它会导致与应变片粘合的光纤长度发生变化。如果两个光纤应变片的应变水平不同，则撞击光学测量仪的单色光束之间的相位差将与其施加的力值成正比。

为了获得高分辨率的位移值，可以使用一种称为干扰光称重传感器的设备。米歇尔森干涉仪用于测量导致叉形弹簧形状变化的力量。弹性变形量最高，材料的应变不需要像应变片称重电池那样大。弹簧由石英制成，对温度的依赖性很小。

2. 振动元件

共振原理用于振动元件的力传感器。如果使用音叉称重传感器，传感器的两端将连接两个平行带板，并将进行振动，以相反的方向振动。由此引起的谐振的变化与施加的力成正比。信号的传输和接收由两个压电元件携带，这些元件离叉子很近。