石英力傳感器一些常見的問題分析解答-光宇拉線編碼器，光宇拉繩編碼器

**部分: 如何挑選力傳感器

1.Q: 石英力傳感器與載荷傳感器是同一種傳感器嗎?

A: 從傳感器的名字來講-力和載荷-有時是可以互換的。然而，載荷傳感器更多指的是應(yīng)變式靜態(tài)力傳感器，石英力傳感器為壓電式(PE)的裝置。

2.Q: 在通常的稱重應(yīng)用中，石英力傳感器可以跟應(yīng)變式載荷傳感器互換嗎？

A: 答案是：不可以。由于壓電漂移和放電時間常數(shù)的影響，石英力傳感器不能長時間對物體進(jìn)行稱重測量。PE 力傳感器不能實現(xiàn) DC (0 Hz)響應(yīng)。

3.Q: 與電阻應(yīng)變式傳感器相比壓電石英力傳感器具有哪些優(yōu)勢和特點？

A：動態(tài)范圍–定義為傳感器可測量的*小幅值（本底噪聲）至*大幅值（滿量程）的比率。石英力傳感器的動態(tài)范圍比電阻應(yīng)變式高 10 倍以上。

剛度–石英力傳感器的剛度一般比電阻應(yīng)變式傳感器高 10 倍以上。

靈敏度穩(wěn)定性– 石英力傳感器由無活動件的固體組件制造，無老化效應(yīng)。

線性測量范圍– PE 石英力傳感器的線性測量范圍是應(yīng)變式載荷傳感器的數(shù)倍。工作量程能夠擴(kuò)展到 1000 倍以上。

溫度范圍–電荷型石英力傳感器工作溫度可達(dá) 400 °F (204 °C)。電阻應(yīng)變式只能到 200 °F(93 °C)。尺寸 – 量程為 5,000 lb (22 kN) 的石英力傳感器直徑尺寸為 0.75 inch (19 mm) ，而具有相同測量能力的電阻應(yīng)變式的尺寸為 3-4 inch (76-102 mm) 。

壽命周期成本 – 石英力傳感器由于剛度很大，具有更長的使用壽命。而且需要校準(zhǔn)的次數(shù)比電阻應(yīng)變式要少。

5.Q:在壓電式（PE）力傳感器中，使用石英晶體與使用陶瓷材料相比有何優(yōu)勢和特點？

A:長期穩(wěn)定性好 –  石英為自然壓電晶體，不會受到大的機(jī)械，熱或者電氣沖擊的影響。具有短時靜態(tài)校準(zhǔn)能力 –  常見的定負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)可以通過使用電荷放大器來實現(xiàn)。陶瓷元件需要進(jìn)行動態(tài)校準(zhǔn)。

剛度要高得多 –從很小的輸入到滿量程均具有極好的線性度。熱敏感性更小 – 在很寬的工作溫度范圍內(nèi)，靈敏度變化很小。

電容值更低– 可以輸出更高的電壓 (電壓 = 電荷量 / 電容)，更小的噪聲。

6.Q:為什么有些石英力傳感器只能測量壓縮力，而有的卻可以同時測量拉伸力和壓縮力？

A: 壓-拉力的輸出能力取決于石英力傳感器的構(gòu)造。有些型號，比如 208 系列, 通過對石英元件施加內(nèi)部預(yù)緊，這種設(shè)計使得傳感器易于附著在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行拉壓測量。

其它的力鏈和力環(huán)的設(shè)計沒有內(nèi)部預(yù)緊，對于力鏈性傳感器，預(yù)緊安裝硬件在傳感器的外部，并圍繞傳感器施加預(yù)緊。這種生產(chǎn)工藝也使傳感器能進(jìn)行拉壓測量，并易于安裝。

力環(huán)的預(yù)緊經(jīng)常作為安裝過程的一部分來進(jìn)行。任何通過安裝硬件施加的預(yù)緊力值都可能會使傳感器得到預(yù)緊。對一個力環(huán)一百磅的預(yù)緊，將使得傳感器具有大約 100 磅的拉伸負(fù)載的測量能力。

7.Q:力環(huán)和力鏈的區(qū)別在哪里?

A: 力鏈就是通過兩個大螺母預(yù)緊過的簡單力環(huán)。螺母可以幫助安裝，對力環(huán)的壓縮和拉伸測量提供所需的預(yù)緊力。

8.Q: 為什么 208 和 218 系列的拉伸力量程只有 500 lbs，但是壓縮力量程可達(dá)到 5000 lbs?

A: 內(nèi)部預(yù)緊力和螺紋尺寸的限制導(dǎo)致其量程為 500 lbs。

9.Q: 為什么 1 lb 的物體從任何高度落到?jīng)_擊力傳感器上，都不能測到對應(yīng) 1lb 的力？

A: 合成的沖擊力來自于物體的重量和的*終速度，如需更多信息可參考 PCB®公司的白皮書“Impact and Drop Testing with ICP®Force Sensors”。

10. Q:ICP® 力傳感器 (208C03, 201B03, 200B03 and 221B03) 具有相同的靈敏度（10 mV/lb ）和量程（500 lbs），如何確定哪一種*適合呢？

A: 由于規(guī)格參數(shù)很類似，安裝的要求在傳感器的選擇中起決定作用。

11.Q:為什么大多數(shù) ICP®石英力傳感器與 ICP®型加速度計和壓力傳感器相比有更長的放電時間常數(shù)(DTC)？

A: 保證在 DC 耦合情況下，可以對 ICP® 力傳感器進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)。

12.Q: 為什么與 ICP®力傳感器相比，電荷型的石英力傳感器具有更大的量程能力？ A: ICP® 力傳感器在微電路中具有固定范圍的電容，因此限定了具體型號的量程。

電荷型傳感器不包含內(nèi)置微電路。使用具有可調(diào)量程電容的外接電荷放大器，可以實現(xiàn)傳感器量程的調(diào)節(jié)。

13.Q:對于壓縮力輸入來講，為什么電荷型石英力傳感器為負(fù)極性輸出，而 ICP®力傳感器為正極性輸出?

A: 電荷型傳感器的信號通常需要使用外部電荷放大器。大多數(shù)電荷放大器會反轉(zhuǎn)信號極性。這樣，來自傳感器的負(fù)極性信號，經(jīng)過電荷放大器的反轉(zhuǎn)，變成正極性。

ICP® 信號適調(diào)儀不會反轉(zhuǎn)信號極性，這樣來自傳感器的正極性信號就會輸入到數(shù)采系統(tǒng)中。

14.Q: 多個力傳感器一起使用時，可以將測量結(jié)果相加嗎？

A: 可以, 在電荷模式中。例如,如果應(yīng)用需要一個每個角都安裝有力傳感器的測力板，力傳感器信號可以通過 PCB® 的 070A15 進(jìn)行求和，然后將求和結(jié)果傳送到單獨(dú)的電荷放大器中。

ICP® 型力傳感器需要在想 PCB® 的 482M66 和 070M69 等特殊的求和模塊中進(jìn)行計算。

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