壓電傳感器選型指南

更新時間：2019-05-29

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壓電力傳感器與基于應變的傳感器具有明顯不同的特性。壓電力傳感器由壓電晶體切片構成，受到壓向力時產生電荷。通常，兩個切片之間插入電極，它吸收所產生的電荷，周圍的外殼也用作電極。壓電傳感器的晶體和殼體的表面質量要求非常高，并且對力傳感器的測量質量(線性度，響應特性)至關重要。是否使用基于應變或壓電力傳感器取決于應用。以下應用中，壓電傳感器是優先選擇的：

傳感器安裝空間有限
初始負荷高的小力測量
測量范圍寬
非常高的溫度下測量
的過載穩定性
高動態

在下文中，我們將詳細介紹其典型的應用領域，并為您提供傳感器的選項指南。

壓電傳感器的應用領域:

1. 傳感器安裝空間有限

壓電力傳感器結構非常緊湊 - 例如 CLP 系列高度僅 3 到 5 mm (依據量程)。因此，這種傳感器非常適合與現有結構集成。傳感器帶有一個集成的電纜，因為它們不能容納插頭，因此結構高度非常低。傳感器帶有所有螺紋尺寸，從M3到M14。結構高度低要求傳感器表面上的力盡可能均勻地分布。

2. 初始負荷高的小力測量

當施加力時，壓電傳感器產生電荷。然而，傳感器受到超出實際測量的力，例如在安裝期間。所產生的電荷可能短路，將電荷放大器輸入端的信號設置為零。這樣就可以根據要測量的實際力來調節測量范圍。因此，即使初始負載與被測量的力相差很大，也能保證高測量分辨率。CMD600等電荷放大器可以實時連續地調節測量范圍，從而支持這些應用。

3. 測量范圍寬

壓電傳感器在多階段中也具有優勢。首先，初始施加較大的力時。相應調整壓電測量鏈。第二階段涉及力的跟蹤，即小力變化測量。受益于壓電傳感器的特殊功能，包括物理消除電荷放大器輸入端的信號。電荷放大器輸入可以再次設置為零，并調整測量范圍以確保高分辨率。

4. *溫

一些應用需要在非常高的溫度下測量力。在這些應用中，基于應變的力傳感器達到了其物理極限。然而，CHW 系列, 壓電力墊圈的工作溫度可高達300攝氏度。

5. *過載穩定性

除了少數例外，所有壓電傳感器具有相同的靈敏度。這又意味著在給定力下具有20kN量程的力傳感器與700kN量程的傳感器的輸出信號相同。因此，在分辨率和精度方面，使用兩個傳感器中的哪一個是無關緊要的。測量鏈可以設置為大力值，但能夠測量非常小的力。

6. 高動態

壓電傳感器具有非常小的位移并提供相應的高剛度 - 這使它們成為用于動態應用的理想選擇。然而，整個測量鏈對動態特性有影響。還需要考慮附件的剛度。壓電測量鏈通常非常適合于小力值的高度動態測量。基于應變的力傳感器是大力值動態測量的選擇。

哪種傳感器是正確的選擇?

如果上述方面之一適用于您的應用，則需要使用壓電傳感器進行力測量。但是哪個傳感器是正確的?以下是典型用途選擇指南。

“壓電式力學墊圈廣泛應用。我可以在我的應用程序中使用這樣的傳感器嗎?”

大多數用戶喜歡壓電力墊圈，這樣可以與測量對象或機械地集成在一起，而不必進行重大的機械改變。然而，這些傳感器總是需要通過預應力安裝，即使用螺釘或預應力組施加的初始載荷，以防止損壞并確保足夠的彎矩穩定性。此外，需要校準，因為傳感器安裝對于測量點的靈敏度也是決定性的。這意味著，安裝后，測量點的靈敏度需要通過校準來確定，以確保高質量的結果。

“我無法進行校準，但是，我希望使用壓電傳感器。”

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已經施加過預應力和校準的傳感器可用于此類應用，CFT力傳感器可立即進行測量。交付時包括敏感度的測試記錄。