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压电力传感器和应变力传感器的原理以及应用

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在力学测量中，压电力传感器和应变力传感器占据着主导地位，但是在具体的应用中，那种原理更合适呢?

压电力传感器和应变力传感器的原理以及应用

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1. 技术原理

应变力传感器施加的力是作用在一个弹性体上。负载将会使弹性体产生微小变形。安装在弹性体上的应变片将会产生延展，应变片的电阻值将会变化。4个应变片组成一个惠斯通电桥，产生的输出电压将会正震动筛比于施加的力。

压电传感器采用两个晶体盘，并在两者之间安装一个电极箔。在施加力时，将产生电荷变化，其可通过电荷放大器获得。电荷将和施加的力呈正比。

2. 哪种传感器原理适合您的应用?

静态监控任务

基于应变的传感器几乎没有漂移，因此非常适合长期静态监控任务。这称之为蠕变 - 是和时间相关的。但是通过选择合适的应变片，恒定的负载导致的输出信号变化非常小 - 在很多应用中这种误差是可以忽略不计的。

而压电力传感器具有一个漂移 - 在工作状态下大约为 1 N/分钟。由于其值保持不变，当长期进行较小力测量时，其将会产生较大的测量误差。当测量 5000 N 时，长期测试是可以的，但是较小的力漂移影响非常大。因此，测量的周期取决于所需的精度和测量力的大小。

动态力测量

在力加载过程中，压电传感器只有非常小的变形 - 极高的刚度。这导致其具有很高的谐振频率，非常适合用于动态测试。但是，安装传感器的部件需要有更大的质量，并且其对系统的整体质量和截止频率具有一个较大的冲击。另外，电荷放大器的带宽取决于电荷，因此，在进行较大的力测量导致的高电荷反过来会限制带宽。

在较大额定力情况下，应变传感器具有更高的截止频率。小量程的力传感器的弹性体更软 - 谐振频率也就更低。但是，进行小量程力进行快速测试时，压电力传感器是第一选择，而对于较大的力，应该选择应变原理的传感器。

标定任务

连接应变传感器的放大器可以进行多种误差补偿。包括温度对灵敏度和零点的补偿以及线性和弯矩误差等。因此，应变传感器非常适合高精度静态标定, 通过弹性体结构可以实现更高的可重复性。因此，对于力学标定来说，基于应变原理的传感器是唯一选择。

高初始负载

在力施加过程中, 如果需要，压电传感器产生的电荷可以短路。电荷放大器输入状态可以显示为 ‘零’。因此，电荷放大器的输入范围可以不受高初始负载影响。因此，压电传感器可以在高初始负载状态下维持高精度。

湿度控制器

在恶劣环境下

一些应变力传感器具有 IP68 保护等级。紧致密封的外壳保护灵敏的应变片。这让其可以用于恶劣的环境中。压电传感器的电缆可以采用特殊的防护来保证其连接，来保证其操作安全性。(KAB)

高精度测量<微调电位器/p>

现代力传感器都具有很高的精度，应变传感器的误差仅有 200 ppm。压电传感器具有稍高的线性误差，一般为满量程的 0.5%。其限制主要来自于漂移，通过对整个量程的标定，可以使其获得更高的精度。

空间受到埃尔多安：土耳其的政治能人限制

在不断的停产限产和成倍增长的排污收费下压电传感器结构非常紧凑，例如 CLP 系列高度仅有 4 mm。因此非常适合集成到现存系统中。尽管其精度比较低，但是在空间要求较高的应用中，压电传感器应该是首选。

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