奇石乐Kistler公司在六分力动态力的测量领域，其产品应用在科研院所；以下为基于奇石乐Kistler多分量测力台测试原理介绍:

一、压电技术原理介绍：

许多晶体在受到机械载荷时产生电荷，这一现象称为压电效应；所谓“压电效应”是指具有无对称中心晶格结构晶体的机械和电状态之间的;

线性机电作用:这些晶体有一个或几个极性轴，产生压电效应是由于外力使晶体晶格变形，正向和反向晶格点相对；同时会产生电偶力矩。

压电技术和电荷信号的关系：

压电晶体受到机械载荷的作用产生电荷，产生的电荷信号与施加的压力成正比，作用力正比于产生的电荷量；

电荷放大器将电荷信号转换为电压信号；一个压电传感器可以覆盖测量不同量级的力/压力/加速度值。

根据晶体极轴相对于载荷方向不同，分三种不同的压电效应：纵向效应、剪切效应、横向效应；

1、纵向效应：

电荷输出产生在力接触表面并可以在该区域测量；在纵向效应中电荷量Q只取决于力Fx的大小，与晶体尺寸无关；

增加电荷的唯一方法是连接几个晶体片，机械串联，信号电子并联；输出电荷量如下：Qx=dFxn，压电系数d是不同方向上的晶体灵敏度；

因此晶体切割的位置决定了石英拉压力传感器的性能和应用领域，产生纵向效应的压电敏感元件的切割对压缩力敏感。

2. 剪切效应:

剪切效应中压电灵敏度与压电敏感元件的大小和形状无关，载荷作用下在压电敏感元件的表面产生电荷；

在X方向载荷作用下，机械串联和信号电子并联n个敏感元件产生的电荷量为：Qx=2dFxn；

剪切效应具有对温度和剪切敏感垂直方向上应变不敏感的优越特性。

3．横向效应

横向效应中作用在y轴方向上的力Fy在相应x轴的表面上产生电荷；与纵向压电效应不同，在非受载表面产生的电荷量与压电敏感元件的尺寸成正比；

假设敏感元件的尺寸为a和b，产生的电荷量为：Qy = -d11·Fy·b/a；因此横向效应在合适的压电敏感元件形状和排列下，可以获得较多的电荷；

横向效应的敏感元件用于高灵敏压力，应变和力传感器。

具有压电特性的石英晶片可以层叠安装在传感器中，进行单分力或多分力测量以及扭矩测量;

奇石乐Kistler为科研院所产品动态测试提供下列压电传感器：

➢  单分量力传感器

➢  多分量力传感器

➢  扭矩传感器

➢  多分量力传感器

多分量力传感器测量原理为压电式测量原理，这种传感器的结构与单个垫圈式传感器相似；

纵向效应切割的一对石英晶片测量向力Fz，另外两对剪切效应的石英晶片分别测量两个剪切力Fx和Fy；

由于剪切力只能通过静摩擦传输，多分量力传感器安装时必施加足够高的机械预载；

多分量力传感器通常不单独使用，而是以所谓的测力仪或测力板的形式，3个或4个灵敏度相近的传感器起安装。

二、六分量力台构成

4个高预载3分量力传感器组成固定式3分量测力计，直接进行3分量力测量；力矩通过力分量计算；

通过三分量力计算三分量力矩；这样我们就得出了六分力测试力/力矩(Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz)；

奇石乐Kistler 9255C压电式六分量测力台系统图如下：

该测力台测量系统中，以上图为例，9255C型测力平台内部含有4支三向力传感器；

电荷放大器将4支三向力传感器输出的三向电荷信号进行相加、信号调理，输出测力平台整体的X，Y，Z三个方向电压信号；

DAQ系统对信号调理器进行供电、三向力信号的采集、计算分析，三分量力矩。