精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟

使用CFW壓電力墊圈的力分流測量

力墊圈安裝時需要加載預應力,這同樣適用于CFW 壓電力墊圈。安裝后,力墊圈在分力模式下工作,即部分力不再通過傳感器,而是通過預應力裝置,例如CPS預應力套件。

預應力裝置會對測量鏈的靈敏度造成影響。例如,當采用CPS套件時,CFW壓電力傳感器靈敏度降低了7-12%。安裝后,應對力墊圈進行標定,以獲得可靠的靈敏度。

采用標準力傳感器進行標定

標定傳感器的方法之一是采用標準力傳感器。這需要一個力傳感器和一個放大器。基于應變原理的標準力傳感器 (C18, Z30A 系列) 特別適合這種方法。工業用力傳感器,例如S9M也可以使用。

在選擇標準力傳感器時,你必須知道,被標定的力傳感器精度不可能超過標準力傳感器的精度。

標定測量鏈的三個步驟

如上所述,壓電力墊圈 (CFW) 在安裝后,傳感器需要進行標定。這意味著,在標定后,安裝條件不能改變,尤其是需要加載預應力時。

在標定時,需要考慮三個步驟:

  • 安裝后需要測量傳感器靈敏度:當力加載到傳感器上,壓電力傳感器將產生電荷。靈敏度可以通過以下等式計算出 (靈敏度 = 電荷/力).
  • 設置電荷放大器:CMD600數字電荷放大器的量程可以自由調整的。上述的靈敏度在助手軟件中就可以計算出。為了保證分辨率,量程必須進行設定。
  • 驗證結果:我們推薦您再次比對標定測量鏈和壓電測量鏈的區別。

我們假設您傳感器已經被安裝,并且已經加載了預應力。預應力可以通過力墊圈直接測量。廠方的標定證書即用于此目的。調整CMD600,并提高預應力到期望值。最小為10%的額定量程。當使用CMD600電荷放大器時,需要連接電腦,并使用CMD Assistant軟件進行設置。請參考CMD600使用說明書。設置傳感器靈敏度為1, 使用這個設置來測量電荷。

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖1

按以上所述來配置 CMD:靈敏度為 1 ,來測量傳感器的電荷信號。

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖2

CMD的靈敏度安裝制作證書上設定(4.3 pC/N). 使用的是CFW/50 kN,使用了稍高的預應力

步驟1:安裝后測量傳感器的靈敏度

連接傳感器到電荷放大器,必須保證測量鏈中的所有部件和周圍溫度一致。標定過程必須在連接后兩個小時后才能進行,以便進行磨合。定位標準傳感器,以保證完整的力通過它(防止分力產生)。

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖3

力墊圈的標定過程。一個基于應變的力傳感器和一個加載了預應力的CFW。一臺 MGCplus放大器,S9M為其提供信號。當要求很高時,我們推薦標準力傳感器。力同時加載到S9M和壓電力墊圈上。這只是一個案例,實際應用中,有很多標定方法,例如通過力機來產生標準力,并通過CFW來監控。

很重要的一點是選擇合適的量程。 用您想產生的力乘以4 pC/N。來進行量程設定,再加上20%的余量。例如,希望的力是500 N,乘以4 pC/N,其信號大約是2000 pC (4pC/N * 500 N = 2000 pC)。加上 20%余量,我們設定其測量范圍為2500 pC。

標定的力值不能小于測量最大值的30 %以保證精度。另外需要防止過載,因此重啟標定時,一定要重新設置兩個測量鏈。加載到測量設備上的力(通過標準測量鏈)的值會立即顯示在運行CMD Assistant 軟件的電腦上。

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖4

傳感器的靈敏度通過以下等式獲得:

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖5

您同樣可將此標定過程用于其他測量量 (質量, 扭矩等)。在這個案例中,你可以獲得以下結果:

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖6

使用 CMA 放大器時,我們推薦標定整個測量鏈。為此,直接測量電荷放大器輸出電壓,測量鏈的靈敏度為:

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖7

步驟2:設置放大器

靈敏度可以在CMD Assistant軟件中設定。 在「傳感器靈敏度」欄中設定。然后您可以定義「物理輸入范圍」,這是個測量范圍,輸入你希望測量的最大力。如果以后有一個更大的力,CMD不會提供電壓輸出。使用CMA模擬電荷放大器,縮放需要在后端儀表中執行。

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖8

設定CMA. 按以上計算,靈敏度為 3.801 pC/N ,應用的測量訪問為500 N. CMD 對應 500 N 的輸出為 10 V。

步驟 3: 驗證

在完成所有設定后,我們推薦你再次和標準測量鏈進行對比。再次加載,并比對兩個測量鏈。

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖9

精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟的圖10

兩個測量鏈之間的差別非常小,即使在部分負載范圍內,兩個都有非常優異的線性


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