为何极高精度力传感器能够带来新应用

使用高精度传感器 能够 创造出新的应用。例如,来自 HBM 的 S9M 力传感器, 其可以承受更高的负载,而丝毫不影响测量质量。其具有一个非常明显的优势: 面对多种不同的测量任务更具灵活性。这表明,高精度 力传感器 不仅是技术上得杰作,并且还具有经济优势。 而且能对错误的来源了解得更加详细。

高精度力传感器的的优势

现代力传感器,例如 S9M 达到了精度的最高等级. 线性误差,相对可逆性误差温度影响都小于 0.02 %。 这样,即使在测量非常小的力时,也极具吸引力:

  • 测量链可以承受高负载,例如保护传感器。S9M 力传感器即使在 20 % 量程测量范围内,也具有足够高的精度,精度等级达到满量程的 0.1 %
  • 基于以上描述,应用范围也可以扩展: 也就是在不改变传感器的情况下,执行不同的测量任务,减少时间和支出。 这是因为其可以扩大了力的测量范围,从很小百分比,如20%到满量程。

误差的可能来源

了解力测量误差的可能来源是非常重要的。基于应变的力传感器,如 S9M, 的可能误差主要来自以下两个方面:

  • 和负载无关的误差: 特定的输出信号错误,但和加载的力的大小无关
  • 和实际值相关误差: 是指和加载的力相关,并和力测量值呈比例

温度对零点的影响 就是一个和负载无关的错误: 其输出一个特定值,这个值和加载的力大小无关。温度对零点的影响 (TKZero) 产生的输出信号即使在加载比例很小的额定力情况下,依然特别大。在这种情况下,即便提高加载力的比例,绝对值却保持不变。

除了 TKZero, 线性误差 是和实际值有关的。

和实际值相关的错误是指和实际测量值相关的。这包括,温度对灵敏度 (TCS), 蠕变和标定误差等。

在评估误差时,单独的错误是呈几何级增加的,也就是说,只有提高各个单独的误差才能提高整体的测量精度。任何对于和实际值相关的误差的提高,都会对提高整体精度非常有效。

来自 HBM S9M 力传感器新应用

S9M 力传感器
U10 力传感器

S9M 力传感器的 TKZero 和线性误差相对测量值误差仅 200 ppm。如果测量值大小仅达到 额定量程的 20 %, 线性和 TKZero 误差仅只有 0.1 %。这意味着, 测量链 可以承受 非常高的负载, 并且不会降低测量质量。

对于较高的额定量程, U10 是另外一个选择,由于采用非常特殊的应变片布局,其 可塑性误差只有 300 ppm ,TKzero 仅只有 150 ppm/10K

图 1 显示力测量过程: 用于质量控制的力测量 被显示在 X 轴Y 轴 显示 生产的数量。按照高斯钟形曲线法生产部件的散射分布。 绿线, 表示 允许误差, 力测量链的不确定性 可以从左右两侧的红色部分看出。


图 1 高精度和低精度力测量系统的监控过程.

为了评估监控过程,必须估算测量精度。在评估过程中,只有在测量容差范围内,才能被测定为 OK (在图中表示为蓝色线).

可以非常容易看出,容差部分数量增加时,测量精度也随之增加。被拒绝的数量也和力测量链精度有关。

现代力传感器,例如 S9MU10M 具有极高的精度。以上都考虑到了影响测量不确定性的影响因素。另外,当只加载部分负载时,能够显著增加抗过载能力。这样也增加了可靠性。综上所述, 在不同的测量范围内,可以使用相同的传感器,并增加高精度测量范围的百分比。

S9M 力传感器

S 形力传感器,用于拉压向力测量,高精度,极高性价比

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U10 力传感器

高精度拉压向力测量,高动态振动带宽

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