用于結構試驗/耐久性測試的箔式應變片連接電纜

市場上有許多可用于應變片連接的電纜。測量的成功取決于正確的連接電纜。它們不僅要將 測量信號 從傳感器傳輸到數據采集系統，而且在使用過程中還要能夠 屏蔽外界干擾并具有一定的抗壓力。

理想情況下，電纜不應影響應變測量。然而，實際上電纜可能會對測量信號產生影響。 電纜的影響需要將其最小化到可接受的水平。

在為您的應用選擇正確的電纜時，需要考慮以下幾點：

• 鍍錫絞線 主要用于應變測量。通常采用       銅作為導體（作為標準的原因是其具有良好的性價比）。
• 四分之一橋 應變測量信號非常敏感：
  ——應變四分之一橋的典型激勵電壓為2.5 V
  ——施加在應變片上產生的橋路輸出電壓非常低
  (100μm/m 應變僅對應 0.000125V，2000μm/m 應變對應 0.0025V)。對于典型的四分之一橋應變測量，從下面圖表中可見一斑。

 

測量電壓信號需要     不能受到外部信號的干擾。這也是為何要選擇正確的測量電纜的原因。

 

 

100μm/m 應變信號的橋路輸出電壓。橋路激勵電壓（紅色）與激勵電壓（藍色）相比非常小：

 

1 電纜的功能

用于傳感器和放大器之間的連接

• 為應變橋路提供激勵電壓
• 將測量信號從傳感器發送到數據采集系統
• 抵御抗外部信號的干擾

2 對測量電纜的干擾和影響因素

3 應變電纜的要求概覽

• 低電阻（通常）和低電容
• 良好的絕緣性
• 優異的機械保護能力
• 良好的靈活性
• 適宜的工作溫度范圍以及對溫度變化不靈敏
• 良好的可焊性
• 良好的安全性（阻燃等）
• 結實，良好的機械性  
  
• 對不同介質（水、油、溶劑等）的耐用性
  
   

4 環境對電纜的要求

涂層和電纜絕緣層是工作溫度范圍的關鍵。下圖顯示了電纜的典型溫度范圍，通常取決于其涂層。

• 對于大多數應用，PVC絕緣電纜是合適的；它們提供了極好的性價比（工作溫度高達80°C）
• 對于較高溫度，TPE電纜是一個不錯的選擇（高達150°C）
• 對于更高的溫度，我們建議使用PFA電纜（最高250°C）或聚酰亞胺涂層電纜（>300°C）
• 在低溫下，標準電纜會變脆。當進行動態測試時，這一點尤其重要。在這種情況下，建議使用帶 PTFE、PI 或玻璃纖維護套電纜。

環境對電纜有更多的其他要求，如耐不同液體和易燃性。下表概述了典型的電纜護套/絕緣材料及其溫度范圍：

5 導線直徑：

• 導線的直徑對電阻有很大的影響，應變橋路激勵電壓會產生電流，使導體發熱。直徑越小，電阻越大，導線上的溫度就會越高。
• 為了盡量減少誤差，應使用盡大可能的導線直徑，以盡量減少導線電阻和對電纜的熱影響。
• 在某些應用中，為了減少慣性/重量或允許較小的彎曲半徑，則需要使用細電纜。
• 較長的傳感器電纜通常需要更大的導線直徑。
• 應變片連接處應使用小直徑導線，以減少焊料和應變片上的寄生應力，但必須考慮到這些細導線影響橋路的穩定性和靈敏度。
• 測量電纜與應變片連接導線之間可用焊接端子進行連接。此方法可將直徑較小直徑的電纜過渡到直徑較大的電纜。

HBM 專利四線技術連接的應變片：

     

應變片導線處理技巧：

1） 從連接到應變片導線上剝去5毫米的絕緣層。

2） 用焊料在導線端鍍錫。

3）修整鍍錫導線，使其在焊接后不會延伸到應變片基底（1-3mm，取決于應變片的幾何尺寸）。

6 導線數量

• 單線：應變片和焊接端子之間的連接

• 3-/4線：用于四分之一橋（僅顯示4線）或全橋

• 5線：半橋應用

• 6線：全橋應用

7 電纜長度

• 在應變片測量中，電纜長度從幾厘米到幾百米不等。
   
   
• 用絞合和屏蔽電纜將電磁干擾降至最低。
   
  屏蔽測量電纜  
• 一般情況下，保持盡可能短的長度，以盡量減少熱干擾和電磁干擾。
• 對于長距離，選擇較大的導線直徑，電阻越低，影響越小。
• 如果用高頻和直流傳輸信號，建議使用低電容電纜。

8 惡劣條件下應變片電纜保護

• 電線和保護涂層之間的防潮連接。因此，需要使覆蓋劑與連接電纜材料表面之間的最大粘合。
• 含氟聚合物電纜應事先蝕刻，以便適當密封測量電纜
• 建議在水下應用時使用帶阻水帶的專用電纜（請聯系HBM服務團隊）
• 確保電纜保護劑的最小長度以最大限度地延長蠕變距離并確保關鍵點密封。

9 高動態測量

• 對于高動態測量，應使用跨接導線。跨接線由柔性絕緣材料包圍的細絞線組成。
• 實心電線只能用于靜態測試

10 結論

• 導線直徑盡可能大
• 使用低電阻低電容電纜
• 盡可能減少電纜長度
• 應變片連接使用最小直徑導線
• 根據測試場景選擇正確的電纜
• 使用柔性電纜
• 使用帶屏蔽層的電纜
• 確保屏蔽層正確接地
• 確保測量信號鏈的法拉第籠
• 布線規范
• 使用絞線
• 不得在靠近測量電纜敷設電源電纜（電源線與測量信號線90°交叉）
• 去除噪聲源
• 使用載頻放大器
• 使用正確的濾波器

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