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力傳感器安裝
近年來,力傳感器已經(jīng)達到了更高的技術層次,由于具備了更高的校準能力,傳感器獲得了更高的精度。一般來說,稱重傳感器無法在應用中進行標定,而力傳感器則不然。為獲得更好,更可靠的測量結果,zui重要的是在實際使用中,盡可能達到校準安裝條件,并且偏差范圍要在技術要求范圍內(nèi)。
力傳感器的 測量精度 很大程度依賴于 安裝條件。不正確的安裝條件將會對測量精度帶來不利的影響,以及測量鏈的動態(tài)性能以及電磁場的敏感性等。
1、方向的影響
a. 力施加方向傾斜
"…力傳感器上的力需要盡可能地施加在測量方向."
這種情況有很多原因。首先,一旦施加的力和力傳感器測量方向不一致,將導致測量誤差升高。力測量方向和施加的力存在一個夾角,而傳感器一般來說是不測量側向力的。
在案例中, 測量的力, Fin, 施加在傳感器存在 角度 α。施加的力被分拆成分力 Fz 和 Fx. 而真正測量出的力小于實際施加的力。等式為:
Fz = Fin ⋅ cos(α)
因此測量的結果也由于 cos(α)因子,也會變小。
此外,在這些情況下,施加的側向力,可以計算出
Fx = Fin ⋅ sin(α)
從以下列出了 5 度以內(nèi)的測量誤差:
1° = 0.015 %
2° = 0.06 %
3° = 0.14 %
4° = 0.24 %
5° = 0.38 %
2、側向力,彎矩和扭矩的影響
a側向力是 垂直于施加在測量方向的力。
這些側向力一般是由于自身重量或是由于負載施加了一個角度產(chǎn)生的。并且會形成 彎矩(因為很少側向力是作用在應變片的安裝高度上的)。根據(jù)不同的側向靈敏度,一個額外的誤差會產(chǎn)生。 如果側向力為 Fz 的10%,在測量方向向一般在 Fz 的1%以下。
b. 彎矩
主要角度誤差可能會導致傳感器損壞。
圖中顯示了所施加的力。傳感器同樣被加載了彎矩。在傳感器水平安裝時,自身的重量和安裝附件將會產(chǎn)生彎矩,另外,偏心加載也會產(chǎn)生彎矩。
在這種情況下,扭矩 (在圖中順時針旋轉 ) 將減輕左側的負載,而右側的負載將增大。旋轉對稱型力傳感器 通過分布在四周的多個測量點對彎矩進行補償,因此對彎矩非常 不敏感 。提醒注意的是,一個過大的彎矩損壞力傳感器。
還請注意的是,彎矩往往伴隨著側向力一起出現(xiàn),會給傳感器帶來額外的負載,如下圖所示.
彎矩產(chǎn)生在左側,因為內(nèi)部重量產(chǎn)生了杠桿。杠桿的長度是重心到傳感器的距離。彎矩是產(chǎn)生的力和杠桿的乘積。另外,作用在傳感器上重力作為側向力,這兩個寄生負載都需要考慮在內(nèi)。
c. 扭矩
對于拉壓向力傳感器的內(nèi)螺紋 結構傳感器安裝過程中,非常重要的一點是必須采用合適的扭矩進行連接。請注意,鎖定連接將不會有扭矩傳遞給傳感器,但是不能超過 zui大扭矩,因為一旦極限值超過的話,會損壞傳感器。
工作過程中,扭矩大部分是通過傳感器的幾何體和應變片的安裝位置來補償?shù)摹?/span>
d. 扭矩,側向力和彎矩的交互作用
極限負載 是和傳感器的額定負載相關聯(lián)的。傳感器可能被一種寄生負載影響,也可能被多個寄生負載同時影響。如果同時作用,適用以下情況:
• 任何一個極限負載都會破壞傳感器
• 如果多個同時影響,其總和不能超出 100 %。例如 : 50 % 允許扭矩,40 % 允許彎矩加上 10 % 允許側向力。
3、拉壓向力測量采用螺紋連接
對于拉向測量應用來說,凸接結構顯然是不適合的。
一般來說,拉向力傳感器的連接是通過螺紋結構完成。在頂部帶有 外螺紋,底部帶有 內(nèi)螺紋或者在頂部和底部都配有內(nèi)螺紋。
內(nèi)螺紋 更為緊湊。外螺紋結構中,螺紋連接和應變片安裝位置距離更遠,對度量衡特性(如滯后)等有正面的影響。因此對于精度和重復性要求高的應用中,應該采用外螺紋。對于內(nèi)螺紋來說,應該用作非關鍵側。.
對于內(nèi)螺紋:
對于螺栓連接的力傳感器,必須通過螺母對傳感器表面施加足夠的壓力,有兩種不同的方法可以完成 :
a. 螺栓連接施加的力要大于操作時的zui大力
• 在傳感器兩側擰緊連接部件
• 施加的力要超過操作時zui大的力(不要超過zui大極限)
• 擰緊螺母,防止松動
對于所需的過載,見安裝手冊。
b. 采用合適的扭矩安裝
• 擰上連接部件
• 按照安裝手冊上的扭矩要求擰緊,防止螺母松動
注意的是,所需的扭矩不能夠通過傳感器來傳遞,否則,傳感器會受到損壞。
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