圧電式三方向力計は圧電効果を利用して三方向力（すなわち軸方向、横方向、垂直方向）を測定するセンサである。圧電材料の電荷蓄積特性により、機械力を電気信号に変換し、高精度な力の測定を実現する。このロードセルは材料試験、ロボット技術、航空宇宙などの分野に広く応用され、高精度、迅速な応答と広範な応用の将来性を持っている。
ピエゾ電気式三方力計の仕組み：
1.構造設計：三方向力測定器のコア部分は3つの圧電センサアレイからなり、それぞれ3つの垂直方向（例えばX、Y、Z軸方向）に配置される。各センサは、対応する方向の力を感知し、力の大きさに比例する電荷信号を生成することができる。
2.信号変換：センサに外力が作用すると、センサは変形し、表面に電荷を蓄積する。信号コンディショニング回路により、電荷信号を電圧信号に変換し、さらにアナログまたはデジタル方式で力の数値を出力する。
3.力の3次元測定：3方向力の測定を実現するために、通常は立体センサアレイを用いてX、Y、Zの3方向の力をそれぞれ検出する。これらの力の測定は、各方向の力信号が干渉せず、各方向の力成分を正確に分離できるようにするために、行列演算またはより複雑なキャリブレーションアルゴリズムによって実現することができる。
4.信号処理：圧電材料は交流信号を出力するので、安定した直流信号を得るためには、通常整流とフィルタ回路を使用する必要がある。さらに、測定結果の正確性と信頼性を確保するために、温度補償、キャリブレーション、ノイズ抑制を行う必要があります。
圧電式三方力計の利点：
1.高感度：圧電材料自体が高い感度を持っているため、微小な力変化を正確に測定することができ、これにより三方向力測定器は微小力測定の面で特に際立っている。
2.高周波応答：従来の歪み式ロードセルに比べ、圧電式ロードセルは応答時間が速く、高周波の動力を測定することができる。特にリアルタイム応答が必要なアプリケーションでは、圧電式ロードセルは大きな利点を備えている。
3.小型軽量：圧電材料の体積が小さいため、通常は従来の力センサーよりも小型軽量で、空間の限られた応用場面に適している。
4.広範な応用範囲：静的力の測定だけでなく、振動、衝撃などの動的力も測定できる。その広範な応用範囲は自動車工業、航空宇宙飛行から精密機器製造まで多くの分野をカバーしている。