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拉力傳感器用于壓力測量的技術(shù)解析?

時間:2025-05-08 點擊次數(shù):

拉力傳感器基本原理與結(jié)構(gòu)差異:拉力傳感器與壓力傳感器皆屬力傳感器類別,核心測量原理均基于應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)彈性體受力產(chǎn)生變形時,粘貼在其表面的應(yīng)變片會隨之發(fā)生電阻變化,經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換,最終輸出電信號。不過,二者在受力方向與彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在本質(zhì)區(qū)別:

拉力傳感器:彈性體結(jié)構(gòu)常見為柱式、S 型或輪輻式,配備拉環(huán)、掛鉤等受力附件,專為承受沿軸線方向的拉伸載荷而設(shè)計。其極限壓力承受能力通常僅為額定拉力的 10%-20%(具體數(shù)值依結(jié)構(gòu)強度而定)。

壓力傳感器:采用活塞式、膜片式或壓式結(jié)構(gòu),具有平面承壓面。彈性體經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,適用于承受軸向壓縮載荷,部分型號可承受高達額定壓力 150% 的過載壓力。

結(jié)構(gòu)適應(yīng)性局限

常規(guī)拉力傳感器的彈性體在受壓時,可能會發(fā)生屈曲變形(例如細長柱體結(jié)構(gòu)),從而致使非線性誤差大幅增大。以某型號 S 型拉力傳感器(量程 10kN)為例,當(dāng)承受 5kN 壓力時,其非線性誤差從 0.1% FS 急劇上升至 1.2% FS,遠超工業(yè)測量精度標準。

雙向力傳感器的特殊設(shè)計

部分高端型號通過優(yōu)化彈性體結(jié)構(gòu)(如采用雙彎曲梁設(shè)計或十字梁結(jié)構(gòu)),得以實現(xiàn)拉壓雙向測量。這類傳感器通常會標注 “± 量程” 參數(shù),比如 ±50kN,意味著可同時測量 50kN 的拉力和 50kN 的壓力,典型精度等級可達 0.05% FS。

工程應(yīng)用中的注意要點

使用拉力傳感器測量壓力時,需滿足以下條件:

壓力載荷不得超過傳感器標注的最大允許壓力(并非拉力量程,需查閱產(chǎn)品手冊)。

加載方式必須確保軸向?qū)χ?,避免產(chǎn)生附加彎矩(建議使用球面墊圈等調(diào)心附件)。

對于非雙向設(shè)計的傳感器,需通過實驗確定壓力測量時的修正系數(shù)(例如某柱式拉力傳感器在壓力測量時需乘以 0.985 的修正因子)。

拉力傳感器能否用于壓力測量,取決于其結(jié)構(gòu)設(shè)計與量程參數(shù)。常規(guī)單向拉力傳感器僅能承受有限壓力(通常小于額定拉力的 20%),用于壓力測量時,必須嚴格驗證精度與結(jié)構(gòu)安全性;專用雙向力傳感器通過特殊設(shè)計實現(xiàn)拉壓雙向測量,適用于需要同時監(jiān)測拉壓載荷的場景。在工程實踐中,應(yīng)依據(jù)具體測量需求(量程、精度、載荷類型)合理選擇傳感器類型,必要時通過實驗標定和信號處理來確保測量的可靠性。


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