壓電式力傳感器在汽車零部件耐久性測(cè)試剛度的應(yīng)用:
應(yīng)變式載荷傳感器的靈敏度是由偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的剛度決定的,由測(cè)量量程決定其大小。當(dāng)受力產(chǎn)生彎曲或張力時(shí),箔式應(yīng)變計(jì)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的撓曲變形,其電阻也隨之變化。例如,大部分應(yīng)變式載荷傳感器在達(dá)到滿量程輸出時(shí),應(yīng)變片至少需要0.001到0.003英寸(25.4μm-76.2μm)的偏轉(zhuǎn)變形,這相當(dāng)于100lb到10,000lb滿量程輸出時(shí),各自只需0.03到6.7lbs/μin的剛度。
石英(二氧化硅,SiO2)壓電式力傳感器的硬度比應(yīng)變式載荷傳感器高一個(gè)數(shù)量級(jí),作用在石英晶體上的壓力使晶體產(chǎn)生電荷輸出,而箔式應(yīng)變計(jì)則產(chǎn)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)(應(yīng)變),電荷輸出的單位為皮庫(kù)(pC)。用于制造各種尺寸壓/拉力傳感器的石英敏感元件的靈敏度通常為18pC/lb(4pC/N)。
壓電石英力傳感器能響應(yīng)作用在其身上的壓力,產(chǎn)生微小的應(yīng)變,并產(chǎn)生電荷輸出。其剛度約為6-100lbs/μin。該壓力使晶格極化,靜止?fàn)顟B(tài)下晶格處于不對(duì)稱排列,如圖1所示,左邊的分子處于靜止?fàn)顟B(tài),右邊的分子由于力的作用產(chǎn)生電極化。圖1所示在力的作用下,晶體產(chǎn)生了撓曲變形,但這是原子放大圖,實(shí)際的應(yīng)變約為百萬(wàn)分之一英寸(0.05μm)。
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加速度傳感器的選型:
傳感器在加速過(guò)程中,通過(guò)對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)量,利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同,常見(jiàn)的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。
靈敏度
傳感器的靈敏度是傳感器的較基本指標(biāo)之一。傳感器的靈敏度應(yīng)根據(jù)被測(cè)振動(dòng)量(加速度值)大小而定,但由于壓電加速度傳感器是測(cè)量振動(dòng)的加速度值,而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號(hào)的頻率平方成正比,所以不同頻段的加速度信號(hào)大小相差甚大。
大型結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)其振動(dòng)量的加速度值可能會(huì)相當(dāng)小,例如當(dāng)振動(dòng)位移為 1mm, 頻率為1 Hz 的信號(hào)其加速度值*為0.04m/s2(0.004g);然而對(duì)高頻振動(dòng)當(dāng)位移為0.1mm,頻率為10 kHz的信號(hào)其加速度值可達(dá)4 x 10 5m/s2(40000g)。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測(cè)量量程范圍,但對(duì)用于測(cè)量高低兩端頻率的振動(dòng)信號(hào),選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應(yīng)對(duì)信號(hào)有充分的估計(jì)。
量程范圍
加速度值傳感器的測(cè)量量程范圍是指?jìng)鞲衅髟谝欢ǖ姆蔷€性誤差范圍內(nèi)所能測(cè)量的較大測(cè)量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則,靈敏度越高其測(cè)量范圍越小,反之靈敏度越小則測(cè)量范圍越大。
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電渦流傳感器原理:
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)(與金屬是否塊狀無(wú)關(guān),且切割不變化的磁場(chǎng)時(shí)無(wú)渦流),導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流,此電流叫電渦流,以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。
前置器中高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線圈,在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng),則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng),由于其反作用,使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變(線圈的有效阻抗),這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項(xiàng)同性,則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率б、磁導(dǎo)率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率ω參數(shù)來(lái)描述。通常我們能做到控制τ, ξ, б, I, ω這幾個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變,則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù),雖然它整個(gè)函數(shù)是一非線性的,其函數(shù)特征為“S”型曲線,但可以選取它近似為線性的一段。
壓力傳感器防腐技巧:
壓力傳感器被應(yīng)用于各行各業(yè),尤其是工業(yè)上應(yīng)用非常多的壓力傳感器,但是工業(yè)上一般要求壓力傳感器能夠防腐蝕,壓力傳感器接頭和腔體采用進(jìn)口不銹鋼整體加工,作為壓力變送器彈體的不銹鋼材料耐蝕性高、衰減性能好,可以監(jiān)測(cè)任何與316L相兼容的介質(zhì)。下面我們還來(lái)介紹一下壓力傳感器的防腐技巧。
首先,了解被測(cè)介質(zhì)是否與316L相兼容:316,317L合金在100小時(shí)5%鹽霧測(cè)試中,都沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕。其次,在選購(gòu)傳感器產(chǎn)品時(shí),向供應(yīng)商咨詢介質(zhì)對(duì)壓力傳感器是否有影響;通過(guò)對(duì)彈體耐腐蝕材料的選擇,以便達(dá)到用戶使用的需求。然后我們可以采用隔離辦法:壓力變送器前有鉬2鈦和鉭片,膜片與彈道管之間用甲基硅油傳送壓力,量程可做到0~100kPa,如果膜片材料還不耐腐,則可加一層F46膜片,但儀表靈敏度有所降低。也可直接用F46作隔離膜片,傳遞液可選用氟油,則可起雙重隔離作用。
壓力傳感器在使用過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)其不能與介質(zhì)兼容就必須馬上更換傳感器,對(duì)應(yīng)一些特殊的介質(zhì)我們可以采用特殊的材質(zhì)或者特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行測(cè)量,壓力傳感器未來(lái)肯定會(huì)得到更加全方面的應(yīng)用,所以作為廠家我們要積極開(kāi)發(fā)新型壓力傳感器來(lái)適應(yīng)需要。
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壓電式力傳感器在汽車零部件耐久性測(cè)試的應(yīng)用-動(dòng)態(tài)響應(yīng)
壓電式力傳感器的頻率響應(yīng)由諧振頻率和阻尼因數(shù)構(gòu)成的一個(gè)二階系統(tǒng),可以高于應(yīng)變式傳感器的10倍。壓電式力傳感器的高頻響應(yīng)由質(zhì)量塊機(jī)械特性和剛度決定的,低頻響應(yīng)則由電氣特性決定,相當(dāng)于一個(gè)高通濾波器。壓電式傳感器可以測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)到數(shù)千赫茲的量,而應(yīng)變式載荷傳感器為靜態(tài)(DC)到幾十赫茲,這使得它的應(yīng)用受到很多限制。
高頻響應(yīng)是一個(gè)壓電式傳感器的機(jī)械特性,由上一部分(剛度)我們可以了解到,石英壓電式力傳感器比應(yīng)變式力傳感器具有更好的剛度,并且不需要敏感元件撓曲而產(chǎn)生輸出,因此,壓電式力傳感器能獲得更高的頻率響應(yīng),其與剛度的平方成正比。
頻率與質(zhì)量倒數(shù)的平方成正比,大部分應(yīng)變式傳感器技術(shù)規(guī)格中都列出了振鈴頻率,計(jì)算振鈴頻率的時(shí)候引入了1/2質(zhì)量塊的值,大部分載荷傳感器的安裝結(jié)構(gòu),大約一半的質(zhì)量塊被固定住,傳感器的中心面相對(duì)于膜片,振鈴頻率就是該膜片的固有頻率。
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稱重傳感器誤差分析:
1、稱重傳感器運(yùn)用差錯(cuò)是操作人員發(fā)生的,這也意味著發(fā)生的緣由許多,例如,溫度不同時(shí)發(fā)生的差錯(cuò),別的一些應(yīng)用差錯(cuò)包羅空氣或其他氣體的凈化過(guò)程中發(fā)生的過(guò)錯(cuò),運(yùn)用差錯(cuò)也觸及變送器的過(guò)錯(cuò)放置,因而正或負(fù)的壓力將對(duì)正確的讀數(shù)形成影響。
2、特性差錯(cuò)為設(shè)備自身固有的,它是設(shè)備的、公認(rèn)的搬運(yùn)功用特性和實(shí)在特性之間的差。
3、動(dòng)態(tài)差錯(cuò)許多傳感器的特性和校準(zhǔn)都是適用靜態(tài)條件下的,這意味著運(yùn)用的輸入?yún)?shù)是靜態(tài)或類似于靜態(tài)的,許多傳感器具有較強(qiáng)阻尼,因而它們不會(huì)對(duì)輸入?yún)?shù)的改動(dòng)進(jìn)行疾速呼應(yīng)。
4、熱敏電阻不會(huì)當(dāng)即跳躍至新的阻抗,或發(fā)生驟變,相反,它是慢慢地改動(dòng)為新的值,然后,若是具有推遲特性的稱重傳感器對(duì)溫度的疾速改動(dòng)進(jìn)行呼應(yīng),輸出的波形將失真,由于其間包含了動(dòng)態(tài)差錯(cuò)。發(fā)生動(dòng)態(tài)差錯(cuò)的要素有呼應(yīng)工夫、振幅失真和相位失真。
5、插入差錯(cuò)是當(dāng)體系中刺進(jìn)一個(gè)傳感器時(shí),由于改動(dòng)了測(cè)量參數(shù)而發(fā)生的差錯(cuò),普通是在進(jìn)行電子丈量時(shí)會(huì)呈現(xiàn)這樣的問(wèn)題,但是在其他方法的測(cè)量中也會(huì)呈現(xiàn)類似問(wèn)題。
6、環(huán)境差錯(cuò)來(lái)源于傳感器運(yùn)用的環(huán)境,稱重傳感器要素包羅溫度,或是搖擺、轟動(dòng)、海拔、化學(xué)物質(zhì)蒸發(fā)或其他要素。 成都PCB沖擊力錘傳感器客戶至上