力測量
關注創建者：HBK測試與測量 創建時間：2021-01-06
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HBM力學測量技術-測力應用場景與實踐精髓
HBM力學測量技術-測力應用場景與實踐精髓【已結束】 直播時間：2021-01-20 14:00 培訓內容： 力是非常重要而且最經常被測量的機械量，在測試臺和工業過程控制中經常遇到以下問題： 1.稱重等于測力嗎？ 2.力傳感器的最佳選擇，壓電還是應變技術？ 3.如何采用分路測力而不直接采用力傳感器進行力學測量？
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應變傳感器測試測量基礎
正確進行力、扭矩測量是產品研發、狀態監測、故障識別預報、自動控制、節能、動力平衡指示的保證。本課程力求理實交融，從以下幾個方面闡述力、扭矩測量的基礎知識。 l應變發展史 l應變力、扭矩傳感器 l反映測量精度的指標 l測量鏈之信號采集 l標定 本課程將為您提供重要的應變力、扭矩測量基礎知識、技巧和提示，使您能夠準確地進行力、扭矩測量。
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力測量的實例教程
<p>使用力傳感器測量力可確保最大的測量精度。然而在分力測量時，需要采用與應用精確匹配的特殊傳感器。今天我們將介紹進行分力測量的三種方法。</p><p><br></p><p>對于應變力傳感器來說，即使在現場安裝后，也可以很容易地再現校準過程中確定的特性曲線，即施加的力和輸出信號比。力傳感器必須安裝在力傳遞流中，并且沒有任何分力，這是先決條件。并且必須確保完整的力傳遞流通過傳感器進行測量。這意味著力傳感器的特性，例如硬度和動態性能，這將影響整體設計。另外，大量程的傳感器具有更大的結構。</p><p><br></p><p><strong>力測量</strong>可以通過結構的變形來進行測量，可以采用以下<strong>三種方法</strong>：</p><ul><li>安裝應變片</li><li>利用應變傳感器，其有時候內置了電路</li><li>利用力墊圈，其基于應變或壓電技術</li></ul><p><br></p><p>這些方法的<strong>劣勢和優勢</strong>總結如下：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/0dOps7rIddq4siaMfxNgdfkrjNqWNYC4ric7cnnYsZWIBhoibQSe9XpjvYbTYP3hWYzmS9PCs7IstlS13hn1hpVNQ/640?wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><br></p><h2><strong>1. 采用應變片測量</strong></h2><p>安裝應變片實際上對被測物體的結構沒有任何影響。結構的硬度和動態特性將會保持不變。在對花絲結構測試時，應變片具有非常明顯的優勢，因為其變形時，只需要非常小的力。
展開 為何極高精度力傳感器能夠開辟新的應用領域？
高精密力傳感器能夠為您開辟新的應用領域。例如，來自HBM的 C10壓向力傳感器，可承受極高過載的同時，絲毫不影響測量的精確度。另外一個優勢是：面對多種不同的測量任務更具靈活性。這表明，高精度力傳感器不僅是技術上的杰作，并且還具有經濟優勢。能夠更加清楚得辨別錯誤的來源。
高精度力傳感器的的優勢
現代力傳感器達到了極高精度水平, 溫度對測量結果的影響非常小。所謂的TC0，即溫度對C10零點的影響最大僅為0.075%/10K，線性和相對可逆性誤差也極低。
測量鏈可承受高負載 能防止傳感器損壞。另外，C10力傳感器即使在20%量程范圍內，也具有足夠高的精度，獲取可靠的測量結果。
基于以上描述，傳感器的應用范圍也得到擴展: 也就是在不改變傳感器的情況下，執行不同的測量任務，減少時間和費用。因為不需要對試驗臺進行更改，減少了傳感器類型的多樣性。
誤差的可能來源
了解力測量誤差的可能來源非常重要。基于應變的力傳感器可能誤差主要來自以下兩個方面：
和負載無關的誤差: 特定的輸出信號錯誤，但和加載力的大小無關
和實際值相關的誤差: 是指和加載的力相關，并和力測量值呈比例
溫度對零點的影響 是一個和負載無關的誤差: 其輸出一個特定值，這個值和加載的力大小無關。由于這個特定值不變，因此，當加載力較小（例如僅為 20% 額定量程），溫度對零點的影響 (TKZero) 產生的輸出信號就會顯得特別大。
例如，使用傳統技術的力傳感器的額定量程100 kN；我們假設TC0為0.5%。這意味著10K的溫度變化產生測量不確定性為額定量程的0.5%，數值為0.5 kN。如果施加的負載僅為20千牛，測量不確定度仍然是500N。由于力值較小，測量不確定度誤差將為2.5%。
展開 金工說
有兩種原理的傳感器在力的測量中占據了主導地位：壓電傳感器和應變傳感器。
你知道什么時候適合哪種傳感器嗎？今天我們就來一起討論下這個話題。
技術基礎
應變傳感器有一個彈性體，力會施加到該彈性體上。該力造成彈性體的變形很小。安裝在適當點位的應變片被延長，從而導致電阻值的變化。至少有四個應變片連接成一個惠斯通電橋電路。當電壓被饋送到該測量電橋時，產生的輸出電壓與施加的力成正比。
應變傳感器的工作原理，彈性體的尺寸決定了測量范圍
壓電傳感器的設計，晶片（綠色）將所施加的力轉化為電荷，電荷由傳感器之間的電極拾取。
哪種傳感器原理適用于哪種應用？
靜態測量任務
應變傳感器幾乎沒有漂移，因此特別適合長期監測任務。所謂的蠕變（在不斷施加的力下，輸出信號依時間變化，然而這種變化是可逆的）是非常小的，因為可以通過仔細選擇應變片的布局使其最小化。來自HBM的現代傳感器，例如S2M，與測量值相關的蠕變值小于200ppm，這樣的誤差在許多應用中可以忽略不計。
鑒于其工作原理，壓電力傳感器有漂移，測量鏈已運行時，飄移量估計為1N/分鐘。由于無論測量的力如何，該值都保持不變，因此當長時間測量較小的力時，漂移導致的相對測量誤差尤其不利。
小力和大力時漂移的影響：測量5000N力時，測量周期可能更長；力較小時，漂移的影響顯著。顯然：測量周期取決于所需的精度和要測量的力。
動態力測量
壓電傳感器剛度高，受力時變形非常小。這會導致諧振頻率高，原則上這在動態應用中非常有利。然而，整個測量鏈對動態特性至關重要。
展開 <p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">近年來，HBM在力測量技術領域推出了多個創新產品，例如</span><strong style="color: rgb(51, 182, 177);">KMR+力墊圈</strong><span style="color: rgb(68, 68, 68);">以及</span><strong style="color: rgb(51, 182, 177);">C11微型力傳感器</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">。內置放大器</span><strong style="color: rgb(51, 182, 177);">C9C和U9C有源傳感器</strong><span style="color: rgb(68, 68, 68);">，產品組合也變得越來越“電氣化”。 </span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">在本次采訪中，您可以了解到力測量領域的專家Markus Gr?f和Thomas Kleckers如何看待市場的未來，以及他們正在做些什么，以確保HBM在市場保持專業地位。</span> </p><p><br></p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/0dOps7rIddr7AuJNTPn7uPdzdPmNravr0gciawkhIPhiaOoA5zTYKxXsh1WSUMjItCt5nbOdt9RgeJ9WsMsibypibg/640?
展開 <p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">力傳感器與稱重傳感器一個重要區別在于：當稱重傳感器在安裝前需要進行校準，而力傳感器在出廠前已經經過校準，并將結果記錄在隨附文件中。</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">因此，為了使力傳感器能保持在工廠校準期間確定的靈敏度，必須正確安裝</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">力傳感器</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">。并且在力傳感器的調試過程中，正確調整</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">測量放大器</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">也是非常重要的一步。通過這一步所謂的調整過程，可確保測量放大器或軟件能正確解釋力傳感器的輸出信號，以便獲得</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">正確的測量值</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">。</span></p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">力傳感器的特性曲線</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">生產過程中的校準測量結果記錄在文件中，并隨力傳感器一起提供，其規定了所謂的額定輸出（符號C），單位為mV/V。
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初調支架上面的各支腳，使各支點都能均勻的受力。用水平測量儀器水平尺或電子水平儀檢測平板的水平狀況，并微調相關支點，直到符合水平位置。初調合格后，靜置12小時后，進行重復上面流程，如不合格需進行再次調整，如合格方可使用。使用后根據實際實地環境周期性檢測維護。
鑄鐵平臺安裝過程中，用條式水平儀調測量，螺絲調整垂直度。用撬杠來調整直線度。一趟安裝調整完成后，用鋼尺測量的方法來一趟和二趟的平行度。
★ 附著力測試：劃格法為常用手段，根據涂層厚度選擇1-2mm刀間距，按ASTM D3359或ISO 2409標準評級（0級最佳），拉開法可定量測量附著力強度（單位MPa），適用于關鍵場景評估。
數據質量與一致性
多個獨立夾爪的同步性與摩擦阻力，使得測試設備存在難以消除且無法忽略的系統誤差，影響力值測量精度。同時，試樣裝夾操作難度大、費力耗時，拉力的一致性高度依賴操作者經驗，導致測試結果的復現性面臨挑戰。
最關鍵的影響在于仿真領域：材料等雙軸拉伸試驗的應變范圍小，將直接導致無法準確擬合材料超彈性本構模型（如Yeoh、Ogden模型）的參數。
這意味著，如果長時間測量低力值，漂移的影響要比大力值測量或短時間測量時要大得多。
人形機器人安全測試平臺
核心價值：填補行業安全測試空白，包含三大核心模塊：
擬人化碰撞測試裝置：模擬人體軀干、頭部碰撞，精準測量沖擊力與傷害等級；
摔倒保護測試系統：可控角度跌落（-15°~90°），檢測結構強度與應急恢復能力；
柔順力控驗證臺：量化 0-500N 力控精度，確保人機交互時的安全性與舒適性。
齒輪旋向/承載面/受力方向判定
? 外齒輪，齒輪立起來，齒輪向右偏為右旋（內齒輪相仿，從外邊看透外圈或站中間直接看）
? 受力方向：左旋用左手，右旋用右手；
你知道嗎？我們日常所說的「力傳感器」，其實背后藏著一套精密而成熟的應變測量原理。它不僅能精準捕捉從 10N 到 40MN 的巨大力量，還能自動屏蔽溫度、側向力等干擾，實現高精度、低成本的力量測量。今天，就讓我們以經典的C18環扭式傳感器為例，一起拆解這個「應變片技術」背后的硬核原理。
▎什么是基于應變的力傳感器？
這類傳感器的核心部件是一個被稱為彈性體或承載體的結構。當外力作用在彈性體上時
傳感器技術如何改變機器人世界7個月前
我們的解決方案還包括用于測量力、扭矩和稱重的應變式傳感器，以及可無縫集成到機器人系統中的慣性傳感器和無線傳感器。我們的傳感器使機器人能夠探測和導航障礙物、收集實時反饋并準確定位。設計的重點是滿足技術、重量和空間方面的限制，提供復雜機器人能力所需的可靠性和精確性。
薄壁件在裝夾過程中變形本質是“夾具-工件系統”在測量力、重力與夾緊力耦合作用下的力學響應。以典型電機端蓋為例（壁厚2-3mm），其裝夾需滿足三大條件：
1.力與力矩平衡
在夾緊點需滿足∑F=0（合力平衡）與∑M=0（合力矩平衡）。若夾點分布不對稱，局部力矩將誘發翹曲變形，導致端面平面度失真。
精準測量的關鍵 | 標定測量鏈的三個步驟10個月前
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。
傳感器的靈敏度通過以下等式獲得：
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：
使用 CMA 放大器時，我們推薦標定整個測量鏈。
