金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?

金工说

金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的图1


有两种原理的传感器在力的测量中占据了主导地位:压电传感器应变传感器

你知道什么时候适合哪种传感器吗?今天我们就来一起讨论下这个话题。      


  

技术基础    

应变传感器有一个弹性体,力会施加到该弹性体上。该力造成弹性体的变形很小。安装在适当点位的应变片被延长,从而导致电阻值的变化。至少有四个应变片连接成一个惠斯通电桥电路。当电压被馈送到该测量电桥时,产生的输出电压与施加的力成正比

金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的图2

应变传感器的工作原理,弹性体的尺寸决定了测量范围


金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的图3

压电传感器的设计,晶片(绿色)将所施加的力转化为电荷,电荷由传感器之间的电极拾取。


  
哪种传感器原理适用于哪种应用?    
 

静态测量任务

应变传感器几乎没有漂移,因此特别适合长期监测任务。所谓的蠕变(在不断施加的力下,输出信号依时间变化,然而这种变化是可逆的)是非常小的,因为可以通过仔细选择应变片的布局使其最小化。来自HBM的现代传感器,例如S2M,与测量值相关的蠕变值小于200ppm,这样的误差在许多应用中可以忽略不计。


鉴于其工作原理,压电力传感器有漂移,测量链已运行时,飘移量估计为1N/分钟。由于无论测量的力如何,该值都保持不变,因此当长时间测量较小的力时,漂移导致的相对测量误差尤其不利。


金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的图4


金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的图5

小力和大力时漂移的影响:测量5000N力时,测量周期可能更长;力较小时,漂移的影响显著。显然:测量周期取决于所需的精度和要测量的力。


动态力测量

压电传感器刚度高,受力时变形非常小。这会导致谐振频率高,原则上这在态应用中非常有利。然而,整个测量链对动态特性至关重要。在这里,重要的是用于安装传感器的安装部件具有额外的质量,这当然会影响系统的整体质量,从而影响截止频率。另外,许多电荷放大器的带宽取决于电荷,因此也取决于所测量的力。力度过大会导致高电荷,从而限制带宽。每当使用标称(额定)力较大的传感器时,基于应变的系统的截止频率就会更高。原则上,用于小力的力传感器是软弹性体, 传感器的共振频率相应较低。在每种情况下都必须参考数据表,但是,压电传感器是快速测量小力的首选,而应变力传感器通常在涉及力度过大时更胜一筹。


校准任务

用于连接应变片的电路使许多误差影响得到补偿。除了温度对零点和灵敏度的影响外,还有传感器的线性度或弯矩的影响。另外,使用应变传感器可以进行非常精确的静态校准。另外,可以通过弹性体的设计实现最佳再现性。因此,应变力传感器专门用于参考力测量领域


高初始负载

当施加力时,压电传感会产生电荷,如果需要,可以将其短路。然后,电荷放大器输入的状态等于“零”力的状态。因此,即使是高初始负载,电荷放大器的输入量程也不会受到影响。因此,压电传感器技术即使在不利条件下也能以最高分辨率进行测量。


适用于恶劣环境

一些应变传感器具有IP68防护等级(S9M、U10M和电缆选项)。密封外壳可保护灵敏的应变片。在不利的环境中也可以使用这些传感器。


可提供用于压电传感器的电缆,该电缆经特殊密封,可确保与传感器外壳的连接也是密封的,进而保障了操作安全性。(KAB145-3)


精度要求高

现代力传感器达到了非常高的精度,尤其是应变传感器,其个体误差非常出色,仅为200 ppm压电传感器的线性误差略高,通常相对于满量程为0.5%。它们还受到高漂移量的限制。在以后要进行测量的力的范围内进行校准,可以达到的精度明显更高。


适用于受限空间

压电力传感器体积非常小巧,例如CLP系列,其高度还不到4毫米。当需要集成到现有系统中时,此类传感器是最佳解决方案。在可以实现的精度方面必须做出妥协,然而,在许多应用中,对极小尺寸的要求是最重要的。


希望以上介绍可以帮助您选出合适的力传感器,如果还有任何关于HBM产品的问题,也欢迎您随时联系我们。


官网:

<HBM应变片:应力测试测量首选>

<HBM称重传感器:称重精度,久经验证>

<HBM力传感器: 应变和压电两种测量技术>

<HBM扭矩传感器和转矩传感器>

<电功率测试 - 从部件到车辆能源管理>

<数据采集系统与设备>

您还可以通过如下方式联系我们,了解更多产品与应用详情:

邮箱:hbmchina@hbm.com.cn

官网:https://www.hbm.com/cn/

电话:400-900-3165(周一至周五9:00-18:00)

压电传感器应变传感器力传感器

金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的评论0条

    暂无评论

    金工聊测量 | 选择压电还是应变力传感器?的相关案例教程

    扭矩测量是汽车工业中许多测试的一个关键因素。人们对电机和汽车部件的要求越来越高:更高的能效、更低的消耗和更大的范围。这也意味着在研发过程中对精度的要求更高了,因此对测试设备的要求也更高。那么,如何更好地测量扭矩呢? 在应用中,人们倾向于仅使用一个扭矩传感器来覆盖多个测量范围。如果在测量过程中必须覆盖不同尺寸的测量范围,例如在发动机测试中,这一要求尤其苛刻。然后,扭矩传感器必须根据测试情况获得高扭矩
    称重传感器用途广泛,HBM称重技术能为客户提供灵活且具有成本效益的称重解决方案,并为相关行业提供卫生称重解决方案。 本文将为大家介绍下HBM称重传感器的主要类型和应用: 单点称重传感器 单点称重传感器是称重传感器中最通用的类型,用途广泛,主要用于中小型平台秤。 单点称重传感器带有偏心补偿功能,因此即使负载偏离中心点,其也具有极高的精度,通常用于食品,医疗和汽车工业。 数字称重传感器 数字称重传感器
    虽然扭矩传感器有多种设计结构,但它们都有一些共同点。为了了解扭矩传感器的工作原理,我们将从传感器的设计结构开始解释。 应变技术简介 像许多其他类型的传感器一样, 扭矩传感器采用应变技术进行测量。传感器通常是一个金属弹性体,其上面安装有应变计(SG)。应变计牢固地黏贴在弹性体上。 如果外部载荷作用在传感器上,测量体将产生变形,应变计的电阻也随之改变。这样,通过电阻的变化即可测量载荷大小。这不仅适用于
    Pressure Sensors 什么是压力传感器 压力是作为一个测量量被定义:可以描述为液体或气体在表面上的作用力,它通常以以单位面积上的力作为测量单位。常见的单位是Pascal (Pa), Bar (bar), N/mm2 或 psi(磅/每平方英寸)。 传感器定义:传感器是一种测量物理量并将其转化为信号的装置。测量量可以是温度,长度,力,或者压力等。信号通常为电信号,但也可以是光信号。 压力
    用应变计测量:如何消除不必要的温度影响 使用应变片进行测量时,温度变化可能会对测量结果产生不良影响。幸运的是,有许多选择。通过使用半桥或全桥惠斯通电桥电路,或通过选择适合的应变片或进行计算,最大程度来消除温度对测量结果产生的影响。 箔式应变片的温度范围受到使用的材料限制。最大温度范围约为300°C至400°C。如果必须在较高的温度下进行测量,则必须使用使用不同原理的高温应变片。HBM应变计温度范围
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      项目客服
      培训客服
      0 0