在力學(xué)測量中，壓電力傳感器和應(yīng)變力傳感器占據(jù)著主導(dǎo)地位，但是在具體的應(yīng)用中，那種原理更合適呢?

　　1. 技術(shù)原理

　　應(yīng)變力傳感器施加的力是作用在一個彈性體上。負(fù)載將會使彈性體產(chǎn)生 微小變形。安裝在彈性體上的 應(yīng)變片將會產(chǎn)生延展，應(yīng)變片的電阻值將會變化。4個應(yīng)變片組成一個惠斯通電橋，產(chǎn)生的輸出電壓將會正比于施加的力。

　　壓電傳感器采用兩個晶體盤，并在兩者之間安裝一個電極箔。在施加力時，將產(chǎn)生電荷變化，其可通過電荷放大器獲得。電荷將和施加的力呈正比。

　　2. 哪種傳感器原理適合您的應(yīng)用?

　　靜態(tài)監(jiān)控任務(wù)

　　基于應(yīng)變的傳感器幾乎沒有漂移，因此非常適合長期靜態(tài)監(jiān)控任務(wù)。這稱之為蠕變-是和時間相關(guān)的。但是通過選擇合適的應(yīng)變片，恒定的負(fù)載導(dǎo)致的輸出信號變化非常小-在很多應(yīng)用中這種 誤差是可以忽略不計(jì)的。

　　而壓電力傳感器具有一個漂移-在工作狀態(tài)下大約為1N/分鐘。由于其值保持不變，當(dāng) 長期進(jìn)行較小力測量時，其將會產(chǎn)生較大的測量誤差。當(dāng)測量 5000 N 時，長期測試是可以的，但是較小的力漂移影響非常大。因此，測量的周期取決于所需的精度和測量力的大小。

　　動態(tài)力測量

　　在力加載過程中，壓電傳感器只有非常小的變形-極高的剛度。這導(dǎo)致其具有很高的諧振頻率，非常適合用于動態(tài)測試。但是，安裝傳感器的部件需要有更大的質(zhì)量，并且其對系統(tǒng)的整體質(zhì)量和截止頻率具有一個較大的沖擊。另外，電荷放大器的帶寬取決于電荷，因此，在進(jìn)行較大的力測量導(dǎo)致的高電荷反過來會限制帶寬。

　　在較大額定力情況下，應(yīng)變傳感器具有更高的截止頻率。小量程的力傳感器的彈性體更軟-諧振頻率也就更低。但是，進(jìn)行小量程力進(jìn)行快速測試時，壓電力傳感器是第一選擇，而對于較大的力，應(yīng)該選擇應(yīng)變原理的傳感器。

　　標(biāo)定任務(wù)

　　連接應(yīng)變傳感器的放大器可以進(jìn)行多種誤差補(bǔ)償。包括溫度對靈敏度和零點(diǎn)的補(bǔ)償以及線性和彎矩誤差 等。因此，應(yīng)變傳感器非常適合高精度靜態(tài)標(biāo)定, 通過彈性體結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn) 更高的可重復(fù)性。因此，對于力學(xué)標(biāo)定來說，基于應(yīng)變原理的傳感器是唯一選擇。
高初始負(fù)載

　　在力施加過程中, 如果需要，壓電傳感器產(chǎn)生的電荷可以短路。電荷放大器輸入狀態(tài)可以顯示為 ‘零’。因此，電荷放大器的輸入范圍可以不受高初始負(fù)載影響。因此，壓電傳感器可以在高初始負(fù)載狀態(tài)下維持高精度。

　　在惡劣環(huán)境下

　　一些應(yīng)變力傳感器具有IP68保護(hù)等級。緊致密封的外殼 保護(hù)靈敏的應(yīng)變片。這讓其可以用于惡劣的環(huán)境中。壓電傳感器的電纜可以采用特殊的防護(hù)來保證其連接，來保證其操作安全性。(KAB145-3)

　　高精度測量

　　現(xiàn)代力傳感器都具有很高的精度，應(yīng)變傳感器的誤差僅有 200 ppm。壓電傳感器具有稍高的線性誤差，一般為滿量程的 0.5%。其限制主要來自于漂移，通過對整個量程的標(biāo)定，可以使其獲得更高的精度。

　　空間受到限制

　　壓電傳感器結(jié)構(gòu)非常緊湊，例如CLP系列高度僅有4mm。因此非常適合 集成到現(xiàn)存系統(tǒng)中。盡管其精度比較低，但是在空間要求較高的應(yīng)用中，壓電傳感器應(yīng)該是首選。

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