Прегледи: 0 Автор: Уредник на страницата Време на објавување: 2026-11-11 Потекло: Сајт
Сензорите за пиезоелектрична сила ја претвораат механичката сила во сигнал за електрично полнење. Нивната висока вкочанетост ги прави корисни за зафаќање на ударните сили, брзото компресија или напнатост и промените во силата за време на машинските циклуси. Со соодветно кондиционирање на сигналот, тие исто така можат да измерат бавно променливи или привремено задржани сили преку дефиниран прозорец за мерење.
Започнете со настанот на сила што треба да го снимите: неговата насока, максималната вредност, времетраењето и најмалата значајна промена. Сензорот кој прецизно снима краток удар може да биде несоодветен за следење на постојаната сила на стегање со часови. Сензорот, распоредот за монтирање, засилувачот и поставките за собирање податоци мора да се изберат заедно.
Внатре во сензорот на кварцната сила, силата што се применува на сензорниот елемент произведува полнење преку директниот пиезоелектричен ефект. За одредена насока на оптоварување, идеалната врска е Q = S × F, каде што Q е полнење во пикокулони (pC), S е чувствителност на полнеж во pC/N, а F е сила во њутни (N). Вредноста на калибрацијата за вистинскиот сензор треба да се користи при претворање на снимен сигнал во сила.
Засилувачот на полнење го претвора овој сигнал со висока импеданса во употреблив напон. Некои пиезоелектрични сензори наместо тоа содржат интегрирана електроника и обезбедуваат IEPE сигнал. Силата е измерената величина; полнењето или напонот е негова електрична претстава. Сензорот за пиезоелектрична сила затоа не треба да се меша со сензорот за притисок на течноста едноставно затоа што и двата користат пиезоелектрични материјали.
На сензорот за полнење-излез му треба компатибилно уредување на полнење пред неговиот сигнал да достигне обичен влез за стекнување на напон.
Пиезоелектричните сензори се силни кандидати кога мерењето бара тврд пат на оптоварување и зафаќање на брзи промени на силата. Сензорите на силата на мерачот на напрегање ја мерат еластичната деформација преку промена на електричниот отпор и често се поедноставен избор за одржливи статички оптоварувања. Двете технологии можат да ги мерат променливите сили во рамките на нивните одредени граници; одлуката треба да го следи потребното времетраење, одговор и несигурност наместо едноставна статичка-наспроти-динамичка ознака.
Тие можат да измерат квази-статичка сила кога мерниот синџир го задржува распаѓањето на сигналот и повлекувањето во рамките на дозволената грешка за потребното време. Ова е различно од неодредено одржување на точно читање на постојано оптоварување. Референцата на каталогот за статичка калибрација не утврдува соодветност за долгорочно мерење или континуирано следење на силата на стегање.
| за задача | на сигнал | Проверка за избор |
|---|---|---|
| Динамичен | Присилување на пулсот или менување на брановиот облик | Зачувајте ги и брзите и бавните делови. |
| Квази-статички | Бавна рампа или кратко задржување | Проверете го наносот и распаѓањето во текот на целосниот тест. |
| Долгорочна статика | Постојано оптоварување во подолг период | Претпочитајте систем за мерење на напор, освен ако не е потврден целиот синџир. |
Временската константа го опишува нискофреквентното однесување на мерната електроника. Во идеален систем од прв ред, чекор сигналот се распаѓа како V(t) = V0 × exp(-t/τ), каде τ е временската константа. Подолгата временска константа го намалува распаѓањето за време на конечното задржување, но сè уште треба да се проверат ефектите поврзани со истекување и повлекување на температурата. Кистлер ги разликува овие режими на работа во своите водич за постојано време.
За илустрација, задржувањето од 1 секунда во идеален систем со временска константа од 100 секунди губи околу 1% од својот првичен сигнал само преку овој механизам. Оваа пресметка исклучува бучава, термички ефекти, грешка при калибрација и друго наноси. Тоа не е тврдење за изведба за кој било модел на FIBOS . Дефинирајте ја прифатливата грешка на силата и тестирајте го целосното времетраење наместо да претпоставите дека универзален број на секунди важи за сите пиезоелектрични сензори.
Во овој идеален модел од прв ред, подолгата временска константа го намалува распаѓањето за време на конечното задржување; вистинските мерења, исто така, мора да ги земат предвид дрифтот и другите грешки.
Следниве дизајни се претставени во каталогот на производи FIBOS 2026 година. Овие групи опишуваат различни размислувања за избор: мијалник е механичка форма, додека затегнување-компресија и три оски ги опишуваат насоките на мерење. Тие не се меѓусебно исклучиви класификации.
Системот за перење поставува прстенест сензорен елемент околу централниот отвор. Може да се вклопи во компримиран склоп каде што болт или вратило поминува низ центарот. FIBOS FE011 е идентификуван како пиезоелектричен сензор со прстенеста структура, а неговата страница со каталог одредува пасивна работа со инструменти за полнење. Неговиот цртеж ги обезбедува димензиите потребни за проценка на површините за отворање и лежишта.
Машината за перење мора да седи на предвидената патека за полнење; едноставното поставување околу завртката не значи дека ја мери целата сила на зглобот. Проверете како завртката и околните делови го делат товарот и одредете ја инсталираната чувствителност. За пошироките проблеми со механичкиот избор, видете го FIBOS Водич за сензорот за силата преку дупка и крофна.
FIBOS FE011 користи структура на прстен. Оценете го централниот отвор, површините на лежиштето и поставената патека на товар заедно.
За едно аксијално оптоварување, проверете дали сензорот е наведен само за компресија или и за затегнување и за компресија. Страницата со каталог FIBOS FE001B наведува опсег на мерење од 0–1.000 N и компактна структура со навој. FE022 обезбедува двонасочно мерење, со опции за опсег од ±10, ±30, ±50 и ±60 kN наведени во каталогот. Ова се примери за различни можности за оптоварување, а не заменливи дизајни за монтирање.
Инсталацијата за затегнување-компресија има потреба од поврзување со оптоварување што ги пренесува двете насоки без лабавост или ненамерно свиткување. Потврдете ја големината на конецот, зафатеноста, насоката на вчитување и чувствителноста на калибрација за секоја насока. Опсегот само за компресија не смее да се третира како рејтинг на истегнување само затоа што куќиштето има навои.
FE001B и FE022 илустрираат различни аксијални мерни способности. Потврдете ја насоката на товарот и механичкото поврзување специфично за моделот.
Изберете сензор со три оски кога корисниот резултат вклучува Fx , Fy и Fz наместо една аксијална сила. FIBOS FE025 и FE027 се опишани како мерење на три меѓусебно нормални компоненти на сила истовремено. Нивните каталошки страници го идентификуваат излезот на полнење и прикажуваат посебни X/Y и Z спецификации. FE025 користи форма преку дупка; FE027 има распоред за монтирање во стил на блок.
Запишете ги насоките на координатите на сензорот пред склопувањето и доделете го секој канал во софтверот за аквизиција. Побарајте ги применливите информации за вкрстено разговор и калибрација за предвидената состојба на вчитување. Три канали на сила не воспоставуваат способност за сила и вртежен момент со шест оски, и не треба да се претпоставува иста граница на сила за секоја оска.
FE025 и FE027 мерат три нормални компоненти на силата. Потврдете го мапирањето на координатите и секоја спецификација на оската пред интеграцијата.
Во циклусот на притискање, корисен сигнал може да биде зголемување на силата, врв во близина на последното седење или неочекувана промена пред делот да ја достигне целната позиција. Ставете го сензорот каде што се пренесува таа процесна сила и синхронизирајте ја силата со поместувањето ако критериумот за прифаќање зависи од положбата на вметнување. Втиснувањето и другите операции на спојување на сличен начин бараат дефиниран прозорец за мерење и повторлива состојба на монтирање.
За циклус со фаза на задржување, проверете го платото како и врвот. Системот кој правилно ја идентификува максималната сила, сè уште може погрешно да ја претстави задржаната сила поради распаѓање на сигналот. Поставете ја точката за ресетирање постојано пред настанот на сила и надвор од интервалот што се користи за прифаќање.
За тест на удар, проценете го пулсот на силата и времето на неговото зголемување пред да го изберете опсегот на сензорот и поставките за стекнување. Мал паднат предмет не мора да произведува мала максимална сила: растојанието за сопирање и вкочанетоста на контактот влијаат на настанот. Проверете го прицврстувачот и снимената бранова форма за ѕвонење, отсекување и повторен контакт. Повтореното динамичко вчитување бара и потврда за дозволената историја на оптоварување; цифрата за безбедно преоптоварување сама по себе не е рејтинг на замор-живот.
Мерењето со три оски може да помогне во одвојување на компонентите на силата во експериментот за сечење или истражувачки прибор. Дефинирајте дали бараниот резултат е поединечна компонента, резултантна сила или промена во однос на однапред вчитаната основна линија. Сензорот монтиран под прицврстувачот автоматски не ја изолира саканата контактна сила: може да придонесат инерцијата на тела, структурното движење и другите патеки на оптоварување.
Запишете ги највисоките и најниските механички оптоварувања на сензорот, вклучувајќи ги предоптоварувањето и минливите врвови. Електричното нулање го менува референтното читање; не го отстранува претходното оптоварување или не го обновува механичкиот капацитет. Како поедноставен пример за книговодство, 2 kN компресивно предоптоварување плус 3 kN дополнителен компресивен настан става 5 kN низ сензорот ако двете оптоварувања го следат истиот пат. Вистинските склопови за миење може да го делат тоа дополнително оптоварување со завртка или околна структура.
За затегнатоста измерена преку претходно натоварениот склоп, проверете колкава компресија останува при максимално растоварување и следете го наведениот метод на монтирање. Не избирајте универзален процент на претходно оптоварување или не користете го ограничувањето за безбедно преоптоварување како нормален опсег на работа. Испратете ја очекуваната историја на оптоварување и цртежот на склопување за преглед специфичен за моделот.
Наведете ја најмалата промена што би влијаела на вашата одлука. На пример, разграничувањето на разликата на склопување-сила од 5 N е различна задача од едноставно откривање на врв од 1 kN . Прашајте дали наведената грешка е во однос на целосната скала или на отчитувањето и проценете ја основната бучава и поместувањето на единиците на сила. Зголеменото засилување на засилувачот ја прави промената на напонот поголема, но не ги отстранува механичките грешки или не воспоставува помала гарантирана мерна граница.
Изградете ја проценката на несигурноста околу инсталираниот синџир: калибрација, повторливост, порамнување, споделување сила, електроника и времетраење на мерењето. За работа со три оски, вклучете го влијанието на оптоварувањата на другите канали. Бројката за линеарност на каталогот сама по себе не е несигурност на готовата машина.
Проверете го цртежот на моделот за предвидените површини за полнење и деталите за монтирање. Деловите за парење треба да ја поддржуваат одредената област на лежиштето и да ја пренесуваат силата во предвидената насока. Нечистотијата, нерамниот контакт и оптоварувањето на работ може да предизвикаат номинално аксијален тест да воведе свиткување или локален стрес. Потврдете дека адаптерите не контактираат со конекторот и дека каблите имаат пропуст преку ударот на машината.
За време на пуштањето во работа, споредете ги повторените циклуси без менување на прицврстувачот. Ако мало препозиционирање значително го промени измерениот врв, истражете ја патеката за монтирање и оптоварување пред да ја прилагодите скалата на софтверот. За динамички тестови, проверете и дали додадениот адаптер го менува одговорот на склопениот прицврстувач.
Предоптоварувањето ги задржува зафатените површини за контакт. Меѓутоа, во инсталацијата за перење со завртки, завртката формира и паралелна патека на оптоварување. Дел од промената на надворешната сила може да помине низ таа патека, така што чувствителноста на инсталираниот склоп може да се разликува од вредноста за калибрација на сензорот. Кистлер ја дискутира оваа разлика во нејзината Прирачник за инсталација на трансдуцерот на сила на прстенот.
Определете го факторот на конверзија со конечниот штраф, разделувачите, потпорните делови и состојбата пред оптоварување на место. Запишете ги тие услови со резултатите од калибрацијата. Менувањето на растојание или завртка може да го промени делењето на силата дури и кога сензорот и засилувачот се непроменети. Користете ги специфичните инструкции на сензорот за да воспоставите предоптоварување; правило од друг модел не е доволно.
Завртката пред оптоварување ја менува инсталираната патека на оптоварување. Воспоставете чувствителност со поставувањето на завршната завртка, носачите и состојбата на претходно оптоварување.
Сензорот за излез на полнење обично се поврзува со засилувач за полнење или DAQ влез специјално дизајниран за сигнали за полнење. Обичен влезен напонски засилувач или мост со мерач на напон не е замена. Сензорот IEPE користи компатибилен распоред за напојување со постојана струја и отчитување на напон. Самото поставување на конекторот не воспоставува електрична компатибилност. ПХБ го објаснува уредувањето на сигналот за полнење и интегрирана електроника.
Примерите FIBOS во оваа статија се засноваат на информации за каталогот за режимот на полнење. FE011 експлицитно повикува на инструменти за полнење, а FE025/FE027 го одредува излезот на полнење. Изберете го влезот за наведениот излез на полнење; не претпоставувајте дека овие модели содржат електроника IEPE. FE8101 е FIBOS засилувач за полнење, а не друг сензор за сила.
FE8101 е засилувач на полнење. Поставете ја испорачаната конфигурација со сигналот за полнење на сензорот, влезот за аквизиција и прозорецот за мерење.
Пресметајте го очекуваното полнење пред да поставите засилување на засилувачот. Користејќи ја номиналната чувствителност FE001B од 4 pC/N од каталогот од 2026 година, промената на силата од 500 N произведува номинални 2.000 pC. Со илустративна поставка на засилувачот од 1 mV/pC, промената на излезот е 2 V. При 10 mV/pC, истиот настан би барал 20 V и би го прицврстил засилувачот ограничен на ±10 V. Ова е пример за скалирање, а не за проверка на одредена конфигурација на сензор-засилувач.
За истиот номинален сигнал за полнење, зголемувањето на засилувањето од 1 до 10 mV/pC го зголемува бараниот излез од 2 на 20 V; излезна етапа ±10 V ќе се пресече.
Проверете ги заедно ограничувањето на влезното полнење, излезното замавнување, поставката за засилување и режимот на мерење. На долгиот мерен прозорец му треба и соодветен одговор на ниска фреквенција и изведба на дрифт. Каталогот FE8101 наведува приспособливо засилување и излез на напон, но не воспоставува гарантирано времетраење на задржувањето на вашиот уред. Потврдете ја точната испорачана конфигурација и потребниот прозорец за мерење. Кистлер го резимира поширокото критериуми за избор на засилувач на полнеж.
Поврзете го условениот излез со DAQ или PLC влез со правилен опсег на напон, распоред на заземјување и брзина на стекнување. Не претпоставувајте дека засилувачот на полнење обезбедува 4–20 mA или дигитален теренски автобус освен ако тој излез не е наведен. За брз настан, проверете ја стапката на ажурирање и филтрирање на аналогниот влез, како и циклусот на програмата PLC. Ако контролниот систем не може да ја зачува формата на бранови, користете соодветен канал за аквизиција и пренесете потврден резултат на контролорот.
Изберете земање примероци и филтрирање против алијас за сигналот што треба да го задржите; зголемувањето на стапката на примерок не го коригира несоодветниот аналоген филтер. Обезбедете ги каблите со режим на полнење за да не ги виткаат непотребно движењето на машината, користете го наведениот кабел за низок шум и одржувајте ги чисти и суви врските со висока импеданса. Документирајте го скалирањето и поларитетот на каналот со датотеката со податоци за друг инженер да може да ја реконструира силата од снимениот напон.
Сертификатот на сензорот ги опишува одредените услови за калибрација. Пуштањето во употреба, исто така, мора да утврди како конечниот склоп ја претвора применетата сила во снимен резултат. Онаму каде што постои шант на сила, споредете го инсталираниот систем со соодветна калибрирана референца низ предвидената патека на оптоварување. Користете повеќе точки на сила и повторени циклуси на оптоварување соодветни на работниот опсег и држете го секое отчитување во валиден прозорец за мерење.
Зачувајте го серискиот број на сензорот, референтниот инструмент, состојбата на монтирање, претходно оптоварување, поставките на засилувачот, скалата DAQ и времето за тестирање. Повторно проверете по промените што можат да влијаат на споделувањето на сила или конверзијата, вклучително и нов сензор, изменета опрема, променета засилување на засилувачот или ревидирана скала на софтверот. Вбризгувањето на електричното полнење може да ја провери електрониката, но само по себе не може да ја потврди патеката на механичкото оптоварување.
Пред да ја прифатите инсталацијата, дефинирајте ги мерливите критериуми за поминување: дозволената промена на основната линија во текот на циклусот, дозволената грешка за време на задржувањето и прифатливата варијација во повторените врвови. Проверете го основното однесување со прицврстувачот механички стабилен, а потоа нанесете контролирано референтно оптоварување користејќи ја истата секвенца за ресетирање и стекнување планирани за работа. Само тест за задржување не може да разликува вистинско релаксирање на оптоварувањето од електрично распаѓање без независна референца.
За динамична верификација, проверете ги необработените податоци за отсекување и ѕвонење, споредете ги резултатите на соодветните поставки на филтерот и проверете го одговорот на склопениот уред со соодветен метод. Поставете ограничувања за прифаќање пред да ги споредите кандидатските сензори. Кога барате преглед на моделот FIBOS , наведете ја историјата на оптоварување, цртежот за монтирање, најмалата промена на силата, времетраењето на мерењето и постоечките детали за засилувачот или DAQ. За проекти за замена, вклучете го оригиналниот модел и информациите за калибрација; совпаѓањето на номиналниот капацитет само по себе не воспоставува компатибилност.
Пасивниот сензорен елемент за излезно полнење генерира полнење без возбудување на мостот, но на неговиот засилувач на полнеж и на електрониката за аквизиција им е потребна енергија. На IEPE сензорите им треба и наведеното снабдување со постојана струја за нивната интегрирана електроника. Проверете го вистинскиот тип на сигнал пред да го приклучите напојувањето; влезот за пасивно полнење не е приклучок за напојување IEPE.
Потенцијално, ако сензорот остане во своите механички граници и целиот синџир ја разрешува потребната зголемена сила. Воспоставувањето на нова електрична основна линија под претходно оптоварување може да овозможи соодветната електроника да се фокусира на последователната промена. Проверете го опсегот на полнење, бучавата, лизгањето и споделувањето на силата; нулирањето не го отстранува претходното вчитување или гарантира одредена резолуција.
Не. Резонантната фреквенција опишува механичка резонанца, додека употребливиот пропусен опсег е фреквентен интервал во кој инсталираниот систем ја исполнува потребната толеранција на одговор. Додадената маса и вкочанетоста на прицврстувачите влијаат на механичкиот одговор; засилувачот и филтрите исто така го ограничуваат резултатот. Не користете каталошка резонантна вредност како гарантирана рамна мерна ширина на опсег. ПХБ го дискутира одговорот на фреквенцијата на сензорот за сила и инсталацијата.
Само откако ќе се провери типот на сигналот, чувствителноста, опсегот на полнење, поларитетот, жиците на конекторот и потребниот режим на мерење. Механичкото вклопување и насоката на оптоварување исто така мора да одговараат на апликацијата. Ажурирајте ги поставките за конверзија и потврдете го инсталираниот синџир со референтно оптоварување. Истиот опсег на номинална сила не воспоставува директна замена или еквивалентни перформанси.
Движењето на кабелот за полнење со висока импеданса може да генерира несакано електрично полнење, често наречено трибоелектричен шум. Прво проверете дали движењето исто така не применува вистинска сила на сензорот или конекторот. Со стабилно механичко оптоварување, споредете го сигналот пред и по прицврстувањето на наведениот кабел за низок шум. Проверете ја чистотата на поврзувањето и заземјувањето пред да го третирате секој шил како процесна сила.
