微型高頻：動態(tài)壓力傳感器的標準及選擇

來源：南京愛爾傳感發(fā)布時間：2020-06-05 12:10 瀏覽量：

　　目前在測量動態(tài)壓力的傳感器主要有應(yīng)變式動態(tài)力傳感器、壓電式動態(tài)力傳感器兩種，在實際動態(tài)壓力測量過程究竟應(yīng)如何選擇呢?動態(tài)壓力傳感器的標準又是什么呢?下面，小編就為大家簡單簡介紹一下，希望對大家有所幫助。

什么是動態(tài)壓力傳感器?

　　應(yīng)變式動態(tài)力傳感器即測力傳感器是將沖擊過程的彈性變形轉(zhuǎn)換成應(yīng)變電阻的變化，通過惠斯通橋路、放大調(diào)理電路將變化轉(zhuǎn)換為測量電路可識別的信號。

　　壓電式動態(tài)力傳感器：壓電材料在沖擊過程晶體表面產(chǎn)生正負電荷，電荷量與受動態(tài)力大小成正比，電荷通過外置的電荷放大電路轉(zhuǎn)換為后端采集電路可識別的電壓，壓電式動態(tài)力傳感器是依據(jù)壓電效應(yīng)設(shè)計的。

　　由于采用壓電陶瓷、壓電石英材料，壓電動態(tài)力傳感器的剛度更大，結(jié)構(gòu)更小，并且擁有更高的固有頻率，適合動態(tài)測量。采用壓電傳感器測量時，壓電材料產(chǎn)生電信號，但幾乎不產(chǎn)生位移。壓電傳感器的靈敏度不依賴尺寸和壓電材料結(jié)構(gòu)，而是依賴使用的壓電材料類型和幾何形狀。

動態(tài)壓力傳感器的標準：

　　1、標定任務(wù)

　　連接應(yīng)變傳感器的放大器可以進行多種誤差補償。包括溫度對靈敏度和零點的補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)標定，通過彈性體結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)更高的可重復性。因此，對于力學標定來說，需要選擇基于應(yīng)變原理的傳感器。壓電式力傳感器在安裝過程采用螺栓安裝，實際產(chǎn)生動態(tài)力時螺栓會分流動態(tài)力，用戶在實際使用時不能使用傳感器廠家提供的出場參數(shù)，需與結(jié)構(gòu)件安裝后整體標定，標定一般采用沖擊加速度法和應(yīng)變等效沖擊法。

　　2、高初始負載

　　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載影響。因此，壓電傳感器可以在高初始負載狀態(tài)下維持高精度。

　　3、在惡劣環(huán)境下

　　一些應(yīng)變力傳感器具有IP68保護等級。緊致密封的外殼保護靈敏的應(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來保證其連接，來保證其操作安全性。

　　4、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定，可以使其獲得更高的精度。

　　5、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4 mm。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，可以考慮選擇壓電傳感器。

動態(tài)壓力傳感器的選擇:

　　在力加載過程中，壓電傳感器只有非常小的變形，具有極高的剛度。使其具有很高的諧振頻率，非常適合用于動態(tài)測試。但是，完整的測量鏈對于動態(tài)特性是非常關(guān)鍵的。因此，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，避免附加質(zhì)量引起結(jié)構(gòu)振動、沖擊形態(tài)的變化。另外，電荷放大器的帶寬取決于電荷，因此，在進行較大的力測量導致的高電荷反過來會限制帶寬。