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压电应变传感器是用于测量动态表面形变的传感器。该传感器配备电子器件及连接器类型为10-32UNF。


闰强应变传感器介绍


什么是应变?

被测量的物理被测量是应变ε的相对量度,被定义为负载下机械的一部分的长度变化量除以原始长度l0

如果尺寸增加,那么就称为正应变(或拉伸应变),否则称为负应变(或压缩应变)。 被测量ε是无量纲的,即没有单位的物理量。国际单位制中应变ε作为一个相对量度,它的单位为米/米,[m/m]。 我们使用με作为相对应变的单位,1με=1微应变=10-6m/m=1μm/m。


正向应变-剪切应变


任何部件在纵向上被拉伸或被压缩都会经历横向的应变。剪切应变通常约为另一方向正向应变的30%。例如,如果部件是在纵向被压缩,在横向它是被拉伸的。取决于应用,可以利用这种效应,来进行相应地测量剪切应变,代替测量正向应变。


使用应变传感器的原因


应变传感器主要用于测量一个结构表面的形变。然而,在施加力的整个过程,机械的承载结构会受到比所需要的力更大或更小的拉力或压缩力应变,应变传感器可以同样有效地进行间接测量动态和准静态力。


与直接力的测量相比,使用应变间接测量的敏感度会低一些,但在大多数情况下,力与应变的关系是足够线性的,有效满足精确测量和监控。另外,利用应变进行间接测量时,力的分流可接近99%,而直接测量时,力的分流约小于10%。


特点:

●非常高的测量敏感度,且允许在非常坚硬的结构上或涉及非常小的力的情况下进行应变测量。
●加速度灵敏度低,也适用于移动部件的测量。
●轻松安装,只需一个M6内六角螺钉。
●对称的拉伸和压缩应变测量范围等。


应用:
●中间力的过程监测,如压装、卷边、压焊、键合、冲压、精密冲裁、深冲压、压花等。
●在压力机施加较大力的过程监测,如用于锻造和车身的生产等。
●机床监控等。


结构组成:

A、机械结构,用于循环地被拉伸或被压缩。
B、应变发送的两个接触脚(黄色区域)通过摩擦将结构的应变传送给传感器的主体及压电元件,以测量剪切力。
C、压电测量元件,产生与施加的剪切力成比例的电荷。
D、传感器外壳或主体,类似弹簧,将应变转化为比例的力。


原理


为了使机械结构的应变能够通过摩擦传送到应变传感器,接触脚必须通过预紧力压到结构的表面,预紧力与承载面垂直。

闰强应变传感器可使用一个M6螺钉通过壳体预紧到承载面(接触脚)。随着长度的变化,形成机械设备结构材料的应变作用于传感器结构的表面。应变传感器稳固地连接到机械结构的表面,两个接触脚间的距离随着应变而变化。这种距离的变化由传感器主体拾起,并转换成与应变成比例的剪切力,作用于压电测量元件。

闰强应变传感器被设计为结构拉伸时在传感输出端产生正电荷,当压缩时,信号极性发生变化,即为负电荷。


加速度补偿


闰强应变传感器的特殊设计,连接了两个压电剪切测量元件,使它对于纵向的加速度(及合力)不敏感。如果两个压电元件在同一剪切方向受力,将产生两个相反极性的电荷,由于并联,两种电荷相互补偿。通常表面材料的拉伸或压缩将在两个相反的方向作用于压电元件,它们会产生同极性的等量的电荷。并联使得两种电荷被加在一起,因此它具有更高的灵敏度。




NSE2001压电应变传感器技术参数

参数

最小值 

典型值

最大值

单位

测量参数

在较长轴的方向的形变


敏感度


40


mV/µε 室温下+20%/-10%

极性

施加张力时为正压


低频下限


0.01


Hz

谐振频率


14.7


kHz

动态范围


100


µε

连接器


同轴 10-32 UNF



电源电流

2 

4

20

mA

DC偏置电压

8 

12

14

V

DC偏置稳定


60


s

安装螺纹


M6 x 20, 锥形头



安装扭矩

3

5

10

Nm

工作温度范围

-40


+85

陶瓷转接头

氧化铝转接头

金属转接头

促动器柔性转接头

       

钨钢垫片

热稳定散热片

促动器与平台转接座

促动器测试支架

       

粘镜片胶水

P34 镜片转接架

P32/ P33 镜片转接架

P32/P33 镜片转接座

       

P22 测试支架

P32/P33 测试支架

P34 测试支架

P31/P54 测试支架

       

BNC转LEMO

BNC转鱼夹

单芯LEMO座转鱼夹

单芯LEMO线

       

BNC连接头转鱼夹

LEMO 连接器

测试支架

磁力表座

测量点的选择


 为了能够成功的进行间接测量,必须注意测量点的选择。测量链的要求如下:
1、在测量点的应变尽可能的与力成比例。
2、如果机械设备不允许对作用点进行精确定位,且要求对作用力进行相应精确的测量(例如一个4柱压力机,就需要2个或4个传感器),那么应该配备多个应变传感器。
3、一方面,在测量点的应变必须在传感器的测量范围,另外,为了得到工作中的最大的信噪比,必须保证应变传感器的测量范围是优化利用的。
4、测量点不应受到任何高热(热辐射和空气流)加载影响。理想的是,测量点的材料和环境温度在测量周期中是不变的常数。
5、测量点的表面材料必须有足够的厚度。
6、不适用于潮湿的环境。


 在机械结构上找到纯粹因拉力和压缩力引起的应变的测量点几乎是不可能的。实际上在每个测量点,应变都是拉力或压缩力与弯曲力的结合。由于弯曲导致的应变的百分比通常比由于纯粹的拉伸或压缩导致的应变百分比要高得多。
减少弯曲力影响的一个好的方法是使用两个应变传感器,它们的信号在弯曲时会互相补偿。如下图所示。


待测表面材料


 闰强压电应变传感器的基本目的是用于钢结构,测量其他材料的应变,如铸铁、铝或其他金属材料,必须非常小心的接触。用于非钢材料产生的已知问题包括被减少的表面压力及因此而减少的预紧力、迟滞效应、接触面的材料损坏及螺纹安装力不足。
虽然我们在这里不建议反对替代材料的试验,但是有必要逐个案例澄清成功的前景,可能借助于测试。


 重要注意事项


 闰强应变传感器是精密仪器,它的参数只能在正确使用且小心处理的情况下得以充分利用和保证。请注意以下几点:
●应变传感器仅可被充分合格的人员进行安装。
●不要将应变传感器掉落或用力撞击!这样一个震动力的峰值会永久性损坏传感器。
●不要使用锤子定位工件,因为这样的捶击也会导致损坏。


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