在工業(yè)應用領域，壓電力傳感器憑借其結構緊湊、抗過載能力強、位移小以及可用于高動態(tài)測量環(huán)境等諸多優(yōu)勢，發(fā)揮著重要作用。但想要讓它穩(wěn)定、精準地工作，安裝環(huán)節(jié)至關重要。今天就來給大家分享安裝壓電力傳感器必須遵守的 5 個規(guī)則。

1.初始應力：安裝必備的「穩(wěn)定器」

CFW力墊圈結構平滑且沒有加載預應力，因此安裝時需要加載預應力。這類傳感器在安裝時必須進行標定。力墊圈預應力加載是保證傳感器的線性和耐久性的必要條件。預應力意味著安裝時另外一個機械部件必須和力傳感器平行安裝。我們建議對力墊圈必須要加載至少10%的量程的預應力。力墊圈自身可以用來測量初始應力。

此時，測量力的部分被預應力元件分流，因此在安裝時，預應力和分流力都需要測量。在安裝完成后標定力墊圈是必須的，也就是比較傳感器的輸出信號和已知力。測量結果的精度主要依據(jù)標定精度。

2.提高輸出信號質量

電荷放大器圖示

壓電傳感器的電荷輸出通過電荷放大器可以直接輸出等比例電壓信號。壓電傳感器尤其適合動態(tài)測量, 也就是非零點相關測量。由壓電測量鏈產(chǎn)生的漂移非常低，因此即使非常高的要求下，也不會影響測量精度。漂移會對電荷放大器產(chǎn)生影響。如果安裝和連接正確的話，壓電傳感器自身不會顯示出漂移。若采用石英作為傳感器材料的話，測量鏈的最大漂移為 0.1 pC/s 或者 25 mN/s ；若采用鎵磷酸鹽作為材料，漂移最大為 13 mN/s。

為實現(xiàn)更低的漂移，需要注意以下兩點：

1）與電荷放大器的磨合：在測量開始之前，電荷放大器必須運行至少一個小時。

2）連接的清潔：如果傳感器和電荷放大器之間電纜的絕緣電阻過低，因為電荷會通過過低的電阻進行放電，測量鏈會出現(xiàn)漂移。為了保證壓電測量鏈更低的漂移，插頭和端子必須一直保持清潔。請注意不要用手接觸開放的接觸表面，因為這樣會降低絕緣電阻。我們推薦使用保護帽 (隨貨提供) 只有當電荷放大器和傳感器連接后，才能擰下。當連接被斷開，保護帽需要重新再擰。壓電力傳感器和電荷放大器連接必須通過高質量的同軸電纜連接, 我們提供的電纜編號為 1-KAB143/3。如果電纜不能修理，必須進行替換。如果測量鏈一直通過電纜連接，傳感器一直存儲在保護帽中，通常不會出現(xiàn)接觸表面污染的情況。

3.清潔污染的端子

然而，即使非常小心，端子仍然可能出現(xiàn)污染。如果端子被污染，可以按照下列步驟進行清潔：

• 先擰下端子
• 用清潔墊(訂購號 1-8402.0026)對端子的表面進行清潔
• 用純異丙醇噴灑端子表面(例如：RS Components 的 IPA200 )
• 用新的清潔墊再次清洗

電纜插頭無需清洗，如果電纜被污染，需要立即替換。清洗劑RMS1適用于應變片安裝點的清洗，不適合清洗壓電傳感器。

4.優(yōu)化力傳感器的工作環(huán)境

傳感器溫度對特性曲線的影響：溫度對傳感器靈敏度的影響非常小，低于0.2% / 10K ，在大多數(shù)情況下可以忽略不計。溫度的變化會導致熱應力。此外，預加應力元件的彈性模量也與溫度有關。重要的是，輸出信號只有在溫度變化時才會發(fā)生變化。在靜態(tài)狀態(tài)下，不會產(chǎn)生電荷，因此溫度變化不會對測量產(chǎn)生影響。

溫度的影響可以通過以下方法降低：

• 傳感器在應用溫度下足夠時間
• 在測量之前不要接觸，因為受熱會不均勻地加熱傳感器
• 在每個測量周期之前執(zhí)行復位

溫度變化導致的漂移非常低，尤其是測量時間只有幾分鐘或者測量力比較大的情況，因此一般不會對測量精度產(chǎn)生影響。

5.注意負載限制

在壓電力傳感器中，石英體直接位于力流中，測量體 (石英或 GaPO4) 決定著額定力的最大值。施加的彎矩可能會導致傳感器過載，因為石英體會被單邊強烈加載。最大機械應力通過由彎矩導致的應力以及被測量的軸向力的負載應力來進行估算。在任何環(huán)境下，都不得超過最大允許的表面壓力。由于輸出信號和額定量程無關，因此可以選擇更高的額定力進行測量以避免過載。上圖展示了最大可能的彎矩和過程力的關系。對于力墊圈最大的彎矩可以達到負載應力的 50% 。

如果彎矩由單邊力產(chǎn)生，側向力也能夠降低最大值。由彎矩產(chǎn)生的測量誤差非常低，因為石英單邊的高應力可以通過另一邊的低應力來進行補償。如果力墊圈 (1-CFW/50kN)負載的彎矩為100 Nm, 這將產(chǎn)生 -2.3N 的輸出信號。請參考產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中的最大側向力。

掌握這5個安裝和使用要點，壓電式力傳感器就能在你的工作中發(fā)揮更大價值，也就能更好地為我們的工業(yè)測量服務。

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