200707201121现代检测技术 资料

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1、一、工作原理传感器是利用石英晶体的纵向压电效应，将力转换成电荷的变换装置。传感器产生的电荷正比于被测外力，通过电荷放大器将电荷按比例转换成电压，用电压表或其他显示器读出其大小及变化。该类产品采用全密封结构，具有气密性好、强度高、刚性大、动态响应快等优点。最主要应用是动态力、准静态和冲击力的测量，也适用于振动设备的机械阻抗和力控振动试验，它还广泛用于劳保产品的检测、桩基的无损检测、地质勘部门电动力触探的测量等。测量范围KN:90分辨率N:0.025灵敏度PC/N:～4非线性±%F.S:～1谐振频率KHz:～40绝缘电阻Ω:>1012尺寸D（mm）:34d（mm）:16H（mm）:12重量g:6

2、0材料：不锈钢一、产品型号及其特点520439特点：（1）用于动测量静态力?（2）体积小、重量轻、激光焊接?（3）刚度高、安装方便520440、520443、520445特点：（1）动态测量响应快?（2）静态校准持续时间长?（3）体积小、重量轻、使用方便520441特点：（1）动态测量响应快?（2）静态校准持续时间长?（3）体积小、重量轻、使用方便?（4）可配LC-01A力锤520442特点：?（1）可测量1μs左右的动态力?（2）静态校准、可测量持续几分钟的准静态力?（3）刚度高、适宜装人机器和设备中不影响力学性能520446特点：（1）体积小、重量轻、刚度大（2）能同时测量各种力值和加速

3、度值（3）适用于机械阻抗测量及激振模态分析520444特点：（1）同时可测达1T的拉压力（2）安装螺纹为M12（3）刚度大，重量轻一、应用大多数的力传感器内包含弹性元件，弹性元件在力的作用下会发生变形，通过弹簧的变形可以确定作用力的大小。为了获得较高的测量分辨力，要求弹性元件有足够大的弹性。然而，较大的弹性却限制了传感器的频率范围。同时由于力的作用，弹性元件的几何形状以及力臂关系均会发生变化。为克服这一限制，奇石缘公司利用压电测量原理测量动态力。压电材料，比如石英，在力的作用下产生与所受力成比例的电荷：作用力越大，电荷越多。在压电式传感器中，石英既是弹性元件，同时也是测量换能器。由于石英的刚

4、性很高，力作用下的位移非常小，一般在几微米内。这种几乎无位移的测量，对于缓慢的准静态过程来说误差很小。对于快速过程的测量，由于石英的高刚度和与之关联的高固有频率，其优越性是其它任何原理无法比拟的。石英晶体将测量（力、压力或加速度）直接转换成输出信号，这些信号理想线性、并且无滞后。石英传感器的其它优点为：小型、坚固、灵敏度高和测量范围非常宽。奇石缘公司提供四类不同的压电式力传感器：1)单分量力传感器2)多分量力传感器3)应变传感器4)扭矩传感器1、单向力传感器：这类传感器一般为环状，由两个钢环和夹在中间的对压力敏感的石英晶片组成。单向力传感器：对压力敏感的石英晶片夹在两个钢环中间。1)垫圈式传

5、感器是一种安装方式灵活，应用非常广泛的传感器。置于底盘和顶盘之间的两块石英晶片在一定的预载下安装，传感器的外壳经焊接密封。测量信号由置于石英晶片间的电极获得，并传递到输出插头。由于传感器有中间通孔，适合于螺纹连接测量力。传感器安装后，预紧螺栓形成一个力的旁路，一部分欲测量的力，通过预紧螺栓传递，并没有经过力传感器。为了准确确定安装后测量链的灵敏度，必须进行现场标定。2)用两个特殊的螺母预紧垫圈式传感器，构成拉、压力传感器。预载后的传感器非常适合测量如杆件装配中的挤压力和拉伸力。这类传感器出厂前预载后校准，安装方便，并可立即使用。3)测量微小力的传感器中采用横向压电效应的狭长棒状石英敏感元件，

6、细长的石英晶片预紧安装在传导力的传感器结构中，其压电灵敏度为垫圈式传感器的30倍。2、三向力传感器：对剪切敏感的石英晶片（Fx，Fy）与对压力敏感的石英晶片（Fz）一起组成结构紧凑的三向力传感器。三向力传感器：对剪力敏感的石英晶片和对压力敏感的石英晶片。压电式测量原理是设计三向力传感器的理想选择。三向力传感器的组装与单向垫圈式传感器类似。一对具有纵向压电效应的石英晶片测量纵向分力Fz，另外两对不同剪切效应的石英晶片测量两个横向分力（Fx和Fy）。由于剪切力只能通过摩擦传递，三向传感器必须在足够预紧力的情况下安装。多分量力传感器一般不是由单个传感器组成，而是由三个或四个传感器一起组成测力计或测

7、力平台，利用压电传感器的特性，可以并联具有同一灵敏度的多个传感器。获取的输出信号等于单个力的代数和。因此，一个测力计就像单个的多分量传感器一样，分别测量与力作用点无关的三个分力。作用于测力计的力矩虽然对传感器有载荷作用，但由于信号并联而不能测量。然而，当传感器不并联时，力矩可由传感器获得的单个输出信号确定。这种测量系统测量合力的三个分力和合力矩的三个分量。力矩以传感器排列的坐标系为基准。大部分奇石缘测力计和测