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PCB如何选择石英力传感器
点击次数:424 发布时间:2018-11-14

 PCB®公司生产的压电石英力和应变测量传感器具有高频的动态力和应变测量的能力。典型的测量应用涉及动态和准静态力,如:拉压力,冲击力,脉冲力,反作用力等。主要应用有:碰撞测试,跌落测试,疲劳测试,断裂测试和力值监测等。

       是不是要问怎么选择?来,让我们逐一看下这些常被问及的为什么。

提问

石英力传感器与载荷传感器是同一种传感器吗?

答: 从传感器的名字来讲-力和载荷-有时是可以互换的。然而,载荷传感器更多指的是应变式静态力传感器,石英力传感器为压电式(PE)的装置。

提问

在通常的称重应用中,石英力传感器可以跟应变式载荷传感器互换吗?

答案是:不可以。由于压电漂移和放电时间常数的影响,石英力传感器不能长时间对物体进行称重测量。PE力传感器不能实现DC (0 Hz)响应。 

提问

与电阻应变式传感器相比压电石英力传感器具有哪些优势和特点?

答:动态范围 –定义为传感器可测的小幅值(本底噪声)至大幅值(满量程)的比率。石英力传感器的动态范围比电阻应变式高10倍以上。

       刚度 – 石英力传感器的刚度一般比电阻应变式传感器高10倍以上。

       灵敏度稳定性 – 石英力传感器由无活动件的固体组件制造,无老化效应。

       线性测量范围 – PE石英力传感器的线性测量范围是应变式载荷传感器的数倍。工作量程能够扩展到1000倍以上。

       温度范围 –电荷型石英力传感器工作温度可达400 °F (204 °C)。电阻应变式只能到 200 °F (93 °C).

       尺寸 – 量程为 5,000 lb (22 kN) 的石英力传感器直径尺寸为0.75 inch (19 mm) ,而具有相同测量能力的电阻应变式的尺寸为 3-4 inch (76-102 mm) 。

       寿命周期成本 – 石英力传感器由于刚度很大,具有更长的使用寿命。而且需要校准的次数比电阻应变式要少。 

提问

石英力传感器的上升时间指的是什么?

答: 上升时间定义为:给力传感器施加一个阶跃信号,传感器从终稳定值的10%到90%所用的时间。自由状态(未安装)下,传感器的上升时间可以通过取传感器自然频率的倒数大体获得。

 

其中:
     fn = 自然频率(Hz)
    Tp = 峰值时间(s)
      可是,计算实际的上升时间会由于不同应用引起的安装自然频率不同而变得十分复杂。由于附加的质量存在,传感器的自然频率会降  低。通常对于安装好的力传感器的峰值时间为自然周期的四分之一。

 

       举例1: PCB® 的力环,型号为 202B ,自由状态下的自然频率为 60 kHz.

在压电式(PE)力传感器中,使用石英晶体与使用陶瓷材料相比有何优势和特点?

答:长期稳定性好 – 石英为自然压电晶体,不会受到大的机械,热或者电气冲击的影响。
       具有短时静态校准能力 – 常见的定负载准静态校准可以通过使用电荷放大器来实现。陶瓷元件需要进行动态校准。
       刚度要高得多 –从很小的输入到满量程均具有极好的线性度。
       热敏感性更小 – 在很宽的工作温度范围内,灵敏度变化很小。
       电容值更低– 可以输出更高的电压 (电压 = 电荷量 / 电容),更小的噪声。
镇江嘉倍信息技术有限公司——传感器专家,PCB!

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