深圳市世泰瑞爾工業儀器儀表有限公司
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閱讀：431發布時間：2022-11-7
德國HBM壓電力傳感器安裝和使用的5個規則 ：
壓電力傳感器 在工業應用領域有很多優勢:
壓電傳感器結構緊湊
壓電測量鏈具有的抗過載能力，并且位移極小
由于非常結實，可以用于高動態測量環境
初始應力必須嗎?
HBM 現在有 不同結構的壓電力傳感器 :
CFT力傳感器 帶有標定證書。 因為此力傳感器 已經做過了預應力，因此可以直接使用，也不需要重新標定。
CFW 力墊圈 結構平滑并且沒有加載預應力，因此安裝時必須加載預應力。這類傳感器在安裝時必須進行標定。為保證傳感器的線性和耐久性力墊圈預應力加載是必須的。
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.
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標定精度。
提高輸出信號質量
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, 也就是非零點相關測量. 由壓電測量鏈產生的漂移非常慢，因此即使非常高的要求下也不會影響測量精度。
電荷放大器圖示
漂移會對電荷放大器產生影響. 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. 如果采用石英作為傳感器材料的話，測量鏈的 *大漂移 為 0.1 pC/s 或者 25 mN/s ，而采用鎵磷酸鹽作為材料，漂移*大為 13 mN/s .
為獲得更小的漂移，請注意以下兩點:
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。
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，由于電荷會通過過低的電阻進行放電，導致測量鏈漂移。因此，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 (在包裝內) 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, HBM 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，連接表面的污染一般不會發生。
清潔污染端子
如果端子被污染，可以按照下列步驟進行清潔:
擰下端子
用清潔墊( HBM 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: IPA200 from RS Components)
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, 其用于應變片安裝點的清洗，但是不適合清洗壓電傳感器.
為力傳感器優化環境
傳感器溫度對特性曲線的影響:
溫度對傳感器的影響非常小，低于 0.2% / 10K ，在大多數情況下可以忽略不計。
溫度的變化會導致熱應力. 另外，預應力的 E 模量也和溫度具有關系。
重要的是，輸出信號只有在溫度變化時才會發生變化. 在靜態狀態下，電荷不會產生，因此溫度變化不會對測量產生影響 .
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
每次測量后進行復位
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生影響.
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*大值。彎矩能導致傳感器過載，因為石英體會被單邊強烈加載.
*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. 在任何環境下，*大允許的表面壓力不允許超過。
因為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，避免過載. 下面圖表顯示了*大可能的彎矩，和過程力有關. 對于力墊圈*大的彎矩可以達到負載應力的 50%。
如果彎矩由單邊力產生，側向力也能夠降低*大值。由彎矩產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, 這將產生 -2.3N 的輸出信號.請參考數據表中的*大側向力。
元件的選擇
壓電測量鏈 包括傳感器，電荷放大器和元件之間的連接電纜.
如果被測量的力的*大值被確定了，就可以從 CMA 系列產品中選擇適宜的模擬電荷放大器
如果采用 HBM 數字電荷放大器 CMD600 測量范圍就可以自由選擇. 另外 CMD600 還提供其他功能, 例如 strip chart, 測量值存儲，峰值/限位值, 測量范圍自動識別功能 (Sensorteach 功能)。
傳感器可以按照客戶要求的*大過載和幾何尺寸來定制，因為輸出信號和額定負載無關。CMD600 可以覆蓋所有的測量范圍 , 無需專門選擇。
德國HBM壓電力傳感器安裝和使用的5個規則
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