您需要铭记在心的

1. 基于应变片的传感器

基于应变片力传感器/测力传感器 应用广泛,并且能在恶劣的环境下提供 可靠精确 的测量结果。力传感器的机械安装已经在 '力传感器的安装' 一文中阐述。这里,我们介绍的是力传感器的 电气连接

基于应变片的传感器采用的是惠斯通电桥。惠斯通电桥包括 四个电阻,连接如下图所示:

至关重要的是,所有的应变传感器都需要外部电源或 桥路激励电压 Ub 进行供电。

激励电压 Ub 由放大器系统提供,典型值

介于2.5 到 10 V 之间。力传感器正确的激励电压可以在技术参数表中获得; 参见 '激励电压的工作范围'.

上述的图表显示 四根引线 即可使惠斯通电桥正常工作。两根引线用于传感器供电,另外两根引线用于将测量电压反馈给放大器。

INFO:

参考激励电压 是在技术参数测定过程中所提供的电压。

激励电压的工作范围 是能满足力传感器技术规格情况下可以使用的电压范围。

如果桥路激励电压 超出工作范围上限, 力传感器中的应变片和其他电阻将会过热,多个参数(灵敏度, 灵敏度的温度系数) 将会产生变化。如果没有超出范围,在实验过程或生产过程中,这些变化可以忽略不计。

如果 低于激励电压下限,'零点' 激励电压测试将无法进行。

高精度测量 (参考测量链), 需要使用传感器标定证书中所推荐的激励电压。并且我们建议:需要将整个测量链,包括传感器和放大器,作为一个系统进行校准。

2. 什么是传感器输出电压的精确值?

传感器的精确标称 额定灵敏度 可以从测试证书中获得。在多数情况下,额定力施加的情况下,灵敏度为 2 mV/V

以上所提及的,放大器为传感器的测量桥路提供激励电压,激励电压通常为 5 V。如果力传感器的额定灵敏度为 2 mV/V, 为传感器施加额定力时,放大器的输出状态将 为10 mV。例如 S2M/100 N (100 N 额定量程, 2 mV/V 灵敏度),当施加 100 N 负载时,放大器将显示 10 mV.

一般来说,测量值不总是 100 N; 实际上,应该能测量小于 100N 的力值。如果您想获得 0.1 N 的分辨率, 你需要得到 10 µV 的输出状态。

如果您的放大器 达到100,000 分度, 其依然低于高精度放大器 HBM DMP41 精度。

面对日益复杂的测量任务,对测量设备的要求就更高。更好的连接和安装能够为您提供更精确可靠的测量结果。

3. 四线制传感器

应变传感器连接至少需要四根引线。许多传感器都遵循这个原则,一般称为 四线电路 。配置如下.

导线电阻在供电引线中描绘。引线电阻在应用中不能被忽略。

INFO:

一个四线制的力传感器,需要给出以下参数:

  • 桥路电阻: 350 Ω
  • 铜电缆: 0.14 mm² 截面积
  • 电阻规格: ρ = 0.0178 Ω⋅mm²/m

这可以计算铜导线电阻
每5米导线(导线和返回线)的电阻为 1.272 ohms,相应地,50米导线 电阻为12.72 ohms。

分压器的测量桥路和引线,将会产生部分压降。因此,施加到应变桥路上的电压将会减少,将会导致输出信号减小,结果造成 灵敏度损失

对于5米的电缆来说,灵敏度损失为 0.36%,50米来说为 3.6% 。在校准过程中,这些 变化是允许的,也就是说,对于带有安装导线的传感器来说,灵敏度在测试报告和标定证书中是有效地。

铜电缆的电阻是随温度变化的。温度升高,电阻将变大,施加到桥路上的电压将会减少。这在传感器调零过程中需要考虑,尤其是带有不同电缆长度的传感器。

 

HBM 四线制带有导线的力传感器已经进行过标定,也就是说, 电缆端的灵敏度是正确的,剪切传感器电缆将会导致灵敏度变化。我们建议您在维护校准过程中,不要将超过剪短。

按照测试 报告的规格输入灵敏度:

 

测试报告提供很多信息。在放大器设置过程中,灵敏度是非常重要的参数。例如: U93/1kn 力传感器

连接到放大器的电缆输入不需要考虑。因为现代放大器采用高阻值的输入状态,电缆上的压降可以忽略。

4. 六线制传感器

许多传感器使用 六线制电路。他们有两根额外的引线 来控制桥路的激励电压。由温度干扰和电缆长度变化引起的电缆电阻改变,可以通过放大器 调整 来达到设置点。

这种传感器的优势是,您可以使用非常长的电缆 (长达 500 m) ,而传感器的灵敏度不会受到影响。即便是温度变化产生的导线电阻变化,也不会影响测量结果

当电缆温度和传感器的温度不一致时,其具有非常大的优势。

INFO:

以上提及道:四线制传感器电缆不能进行更改。如果必须 更改电缆长度,必须使用六线制传感器

5. 屏蔽

采用 HBM 力传感器, 电缆屏蔽总是被连接到外壳上。 产生的 法拉第笼 阻隔了电磁场, 这样就可以 避免干扰如果传感器电缆需要延长,必须将电缆的屏蔽层连接到扩展部分的屏蔽,必须让屏蔽层和传感器插头接触。

如果传感器和放大器有不同的电势差, 补偿电流将会通过电缆屏蔽造成较大干扰。理想情况下,应该制作一个低电阻连接, (电位均衡线)。我们推荐使用截面积为 16 mm2 的电缆。

如果以上不可行,插头的屏蔽必须被切除。在任何情况下,这都是一种 '次优' 的方案。

HBM 能为您提供多种测量电缆,满足您多种应用需求:低电容,温度稳定,对称

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