测力传感器简介

测力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其种类繁多,如电阻应变测力传感器、压阻式测力传感器、电感测力传感器、电容测力传感器、谐振测力传感器。但应用最为广泛的是应变测力传感器和压电测力传感器。

应变测力传感器

应变测力传感器其采用应变片作为测力部件,在测量过程中,重量加载到称测力传感器的弹性体上会引起塑性变形。 应变 (正向和负向) 通过安装在弹性体上的应变片组成的惠斯通电桥转换为电子信号。最简单测力传感器只有一个应变片。通常,弹性体和应变片通过多种方式来结合,例如,外壳,密封部件等来保护应变片。

压电力传感器原理 - 压电效应

压电测力传感器采用压电原理:即正压电效应(顺压电效应):某些电介质,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,内部就产生极化现象,同时在它的一定表面上产生电荷,当外力去掉后,又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时,电荷极性也随着改变。
逆压电效应(电致伸缩效应):当在电介质的极化方向施加电场,这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力,当外加电场撤去时,这些变形或应力也随之消失的现象。

测力传感器的技术参数

(1)额定载荷:传感器的额定载荷是指在设计此传感器时,在规定技术指标范围内能够测量的最大轴向负荷。但实际使用时,一般只用额定量程的2/3~1/3。  
(2)允许使用负荷(或称安全过载):传感器允许施加的最大轴向负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%~150%。
(3)极限负荷(或称极限过载):传感器能承受的不使其丧失工作能力的最大轴向负荷。意即当工作超过此值时,传感器将会受到损坏。   
(4)灵敏度: 输出增量与所加的负荷增量之比。通常每输入1V电压时额定输出的mV。本公司产品与其它公司产品配套时,其灵敏系数必须一致。
(5)非线性: 这是表征此传感器输出的电压信号与负荷之间对应关系的精确程度的参数。  (6)重复性: 重复性表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施加时,其输出值是否能重复一致,这项特性更重要,更能反映传感器的品质。国标对重复性的误差的表述:重复性误差可与非线性同时测定。传感器的重复性误差(R)按下式计算:R=ΔθR/θn×100%。ΔθR -- 同一试验点上3次测量的实际输出信号值之间的最大差值(mv)。
(7)滞后: 滞后的通俗意思是:逐级施加负荷再依次卸下负荷时,对应每一级负荷,理想情况下应有一样的读数,但事实上下一致,这不一致的程度用滞后误差这一指标来表示。国标中是这样来计算滞后误差的:传感器的滞后误差(H)按下式计算:H=ΔθH/θn×100%。ΔθH --同一试验点上3次行程实际输出信号值的算术平均与3次上行程实际输出信号值的算术平均之间的最大差值(mv)。  
(8)蠕变和蠕变恢复:要求从两个方面检验传感器的蠕变误差:其一是蠕变:在5-10秒时间无冲击地加上额定负荷,在加荷后5~10秒读数,然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。传感器蠕变(CP)按下式计算:CP=θ2 - θ3/θn×100%。其二是蠕变恢复:尽快去掉额定负荷(在5~10秒时间内),卸荷后在5~10秒内立即读数,然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。传感器的蠕变恢复(CR)按下式计算:CR=θ5 - θ6 /θn×100%。  
(9)允许使用温度:规定了此传感器能适用的场合。例常温传感器一般标注为:-20℃ --- +70℃。高温传感器标注为:-40℃ --- 250℃。  
(10)温度补偿范围:说明此传感器在生产时已在这样的温度范围内进行了补偿。例常温传感器一般标注为-10℃ - +55℃。  
(11)零点温度影响(俗称零点温漂):表征此传感器在环境温度变化时它的零点的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。  
(12)输出灵敏系数的温度影响(俗称系数温漂):此参数表征此传感器在环境温度变化时输出灵敏度的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。

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