Capteur de contrainte : principes techniques, scénarios d'application et tendances du marché
Un capteur à jauge de contrainte est un dispositif qui détecte indirectement des grandeurs physiques telles que la force, la pression et le couple en mesurant la déformation (déformation) produite par un objet soumis à une force. Ces dernières années, avec le développement rapide de l'automatisation industrielle, des appareils portables intelligents et de la surveillance de l'état des structures, les capteurs à jauge de contrainte sont devenus un sujet brûlant en raison de leur grande précision, de leur faible coût et de leur miniaturisation. Cet article combinera le contenu brûlant de l'ensemble du réseau au cours des 10 derniers jours et l'analysera sous trois aspects : principes techniques, scénarios d'application et données de marché.
1. Principes techniques et caractéristiques essentielles
Le composant central du capteur à jauge de contrainte est la jauge de contrainte (Strain Gauge), dont le principe de fonctionnement est basé sur l'effet de contrainte résistif des matériaux métalliques ou semi-conducteurs. Lorsque la jauge de contrainte est fixée à la surface d'un objet et se déforme avec l'objet, sa valeur de résistance change et est convertie en un signal de tension mesurable via le circuit en pont. Ce qui suit est une comparaison des paramètres de performance des capteurs à jauge de contrainte typiques :
| paramètres | Jauge de contrainte en métal | Jauge de contrainte à semi-conducteur |
|---|---|---|
| Coefficient de sensibilité | 2-5 | 50-200 |
| stabilité de la température | haut | faible |
| Coût | faible | haut |
2. Scénarios d'application populaires récents
1.robot industriel: Les capteurs de contrainte sont utilisés pour le contrôle par retour de force des bras robotiques afin d'améliorer l'efficacité de l'assemblage de précision. Par exemple, la dernière itération du robot Optimus de Tesla intègre des capteurs de contrainte multi-axes.
2.Médical intelligent: Des capteurs de contrainte portables surveillent la fréquence respiratoire et l'activité articulaire des patients. Des articles connexes ont été cités dans des articles récents dans "Nature Electronics".
3.Véhicules à énergies nouvelles: La demande en matière de surveillance de l’état structurel des batteries stimule l’application de capteurs de contrainte à couche mince, comme BYD et d’autres fabricants l’ont souligné dans leur livre blanc technique de 2024.
3. Données de marché et analyse des tendances
Selon un récent rapport de l’industrie (mis à jour en juin 2024), la taille et le taux de croissance du marché mondial des capteurs à jauge de contrainte sont les suivants :
| Année | Taille du marché (milliards de dollars américains) | taux de croissance annuel |
|---|---|---|
| 2023 | 18.7 | 6,2% |
| 2024 (prévision) | 20.1 | 7,5% |
| 2025 (prévision) | 22.3 | 10,9% |
Les moteurs de croissance comprennent :
- La demande de l’Industrie 4.0 en matière de collecte de données en temps réel ;
- Des percées dans la technologie électronique flexible (telle que les jauges de contrainte en graphène) ;
- Soutien politique (plan de développement des capteurs intelligents du « 14e plan quinquennal » de la Chine).
Conclusion
Les capteurs de contrainte s’étendent des domaines industriels traditionnels à l’électronique grand public et à la santé médicale, et leurs itérations technologiques montrent une corrélation positive significative avec la croissance du marché. À l’avenir, avec l’application de la technologie MEMS et des nanomatériaux, les capteurs de contrainte intelligents, hautement sensibles et auto-alimentés, deviendront le centre de la recherche et du développement.
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