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力传感器分类及如何选型

文章出处:Naichuang 人气: 发表时间:2020-11-20 16:50

一、 力传感器分类

传感器主要有二大分类:应变式力传感器和压电式力传感器。

应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器。电阻应变片则是最长用的传感元件,主要受温度干扰较大。

应变式传感器优点:精度高、线性好、稳定性高、测量范围大、数据便于记录、处理和远距离传输等优点 。 广泛用于工程测量和科学实验中 。

压电式传感器是将被测物理量变化转换成由于材料受机械力产生的静电电荷或电压变化的传感器,主要受电场干扰。它的敏感元件由压电材料制成,主要有压电晶体、压电陶瓷和高分子压电材料。

压电式传感器具有频带宽、灵敏度高、信噪比高、重量轻、体积小、结构简单、工作可靠等优点。缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。压电式压力传感器不能用作静态测量,一般用于测量脉动压力,不能测量静压力;

二、力传感器选型

1、量程

传感器测量范围上限与下限之差。若测量下限为零,则传感器所测量的最大物理量等于其量程。超过量程范围时往往会造成传感器输出信号饱和,甚至导致传感器损坏。

2、精度

传感器精度主要从下列参数反应:线性度、分辨力、迟滞性、重复性。

一般传感器技术参数会给出一个综合精度,如果没有这项指标,那么传感器的精度就以线性度为准(有的也称为非线性)。

线性度:传感器的实际静态曲线与拟合曲线的最大偏差与传感器满量程输出的百分比。

分辨力:传感器分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化, 即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。 只有当输入量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。该参数与传感器灵敏度是由区别的。

传感器灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y 对输入量变化△x 的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度 S 是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如,某位移传感器,在位移变化 1mm 时,输出电压变化为 200mV,则其灵敏度应表示为 200mV/mm。 当传感器的输出、 输入量的量纲相同时, 灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度,可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高,测量范围愈窄,稳定性也往往愈差。

迟滞性:指传感器正向行程(输入量增大)和反向行程(输入量减小)期间,输出特性曲线的不一致程度。

3、尺寸

力传感器根据量程和应用场合有不同的尺寸,主要包括:轮辐式、S 型、柱式、垫片/垫圈式。

4、适用环境

根据传感器的使用场合, 有不同的环境等级 (IPXX) , 工作温度和动静态测量等。 若工作环境比较恶劣,温差较大。就要选择 IP 等级高,温漂小的传感器。

5、输出信号

应变式传感器输出信号为 mv/v,如果传感器内置了先好调理电路 (如放大器等), 也可以输出 0—5V,0-10V,±5V,±10V,4mA-20mA。

6、放大器

对于很多传感器而言输出信号都比较小(mv 信号,电荷信号),这时就需要将该测量信号放大至采集设备可以采集的标准信号。 此时就需要用到我们的放大器。 放大器可以将传感器输入信号转化成 0—5V,0-10V,±5V,±10V,4mA-20mA 的标准信号,输出给采集设备。

7、底座

为了保证传感器的正确使用,一般大量程力传感器都有底座。原装进口的底座改变了安装方式,降低了机械安装要求,很好的保证了传感器精度。

8、仪表

仪表是信号采集系统的重要组成部分之一。仪表的主要功能包括:放大、显示、输出。通常用位来表示仪表的显示位数。如:七位半(7 1/2),实际有八位显示,后 7 为可以显示 0—9 任意数字;第八位根据仪表的不同可以显示“-” , “+”,“-1”或“1” ,所以只能算半位。

10、安装

不同的传感器,安装方法不同。具体情况根据传感器型号而定。制造一个准确的称量系统,必须确保所有传感器是垂直受力,而且所有传感器是均匀受力的。

 

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