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壓電式力傳感器與應變式力傳感器的區別
首先,我們先來(lái)講一下兩種力傳感器的測量原理。
壓電式力傳感器實(shí)際上是利用了石英晶體的壓電效應,當我們在石英晶體上施加機械載荷的時(shí)候,石英晶體會(huì )產(chǎn)生一個(gè)正向或負向的電荷,這的電荷通過(guò)后端的電子信號調理儀(電荷放大器),可以吧等比例電荷信號轉換成電壓信號,然后再轉換為力的信號。在測量鏈中,機械載荷產(chǎn)生的電荷量是很難捕捉的,所以電荷放大器是一個(gè)很重要的部分。
而應變式力傳感器則是利用惠斯通電橋原理。傳感器組成單元主要是應變片,應變片在承受機械載荷的同時(shí)會(huì )產(chǎn)生形變,導致應變片電阻變化,通過(guò)電阻的變化整個(gè)電路會(huì )等比例輸出一個(gè)電壓信號,然后再轉換為力的信號。
接下來(lái)對比一下兩者
以目前科技,沒(méi)法做到完美的絕緣阻抗,所以隨之長(cháng)時(shí)間測量,電荷會(huì )漂移,所以壓電式力傳感器并不適合靜態(tài)測量。而應變式力傳感器是基于形變測量,所以外界的力不變的情況下,它輸出的值會(huì )使穩定的。
壓電傳感器需要更高的絕緣阻抗,大概為10^13Ω,應變式只需要10^6Ω,所以壓電式傳感器需要高質(zhì)量電纜/連接器以及清潔的工作條件。因為基于電荷變化原理,連接電纜的移動(dòng)也會(huì )產(chǎn)生噪聲信號影響壓電傳感器誤差。
頻繁的溫度變化也會(huì )使壓電傳感器產(chǎn)生誤差。所以在一些特定環(huán)境也是應變式傳感器更合適。
精度方面,應變式力傳感器精度能達到千分之一甚至萬(wàn)分之一,而壓電式傳感器只能達到百分之一。
當然,壓電式傳感器也是有其優(yōu)勢的。
壓電式力傳感器的測量范圍是非常寬的,而且在同一個(gè)系列里的傳感器,不管是1N還是1000KN,在這個(gè)范圍里的測量精度幾乎是一致的。而應變式力傳感器只要在滿(mǎn)量程的百分之30-百分之100之間,也就是說(shuō)應變式力傳感器如果用大量程測小的力是會(huì )導致精度降低的。
壓電式傳感器不會(huì )因為量程的大小而導致其尺寸太大或者太小。應變式傳感器則會(huì )根據其量程改變其體積大小。