力傳感器安裝

近年來(lái)，力傳感器已經(jīng)達(dá)到了更高的技術(shù)層次，由于具備了更高的校準(zhǔn)能力，傳感器獲得了更高的精度。一般來(lái)說(shuō)，稱(chēng)重傳感器無(wú)法在應(yīng)用中進(jìn)行標(biāo)定，而力傳感器則不然。為獲得更好，更可靠的測(cè)量結(jié)果，zui重要的是在實(shí)際使用中，盡可能達(dá)到校準(zhǔn)安裝條件，并且偏差范圍要在技術(shù)要求范圍內(nèi)。
力傳感器的 測(cè)量精度 很大程度依賴(lài)于 安裝條件。不正確的安裝條件將會(huì)對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)不利的影響，以及測(cè)量鏈的動(dòng)態(tài)性能以及電磁場(chǎng)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(cè)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(cè)量方向不一致，將導(dǎo)致測(cè)量誤差升高。力測(cè)量方向和施加的力存在一個(gè)夾角，而傳感器一般來(lái)說(shuō)是不測(cè)量側(cè)向力的。

在案例中， 測(cè)量的力, F_in, 施加在傳感器存在 角度 α。施加的力被分拆成分力 F_z 和 F_x. 而真正測(cè)量出的力小于實(shí)際施加的力。等式為:

F_z = F_in ⋅ cos(α)

因此測(cè)量的結(jié)果也由于 cos(α)因子，也會(huì)變小。

此外，在這些情況下，施加的側(cè)向力，可以計(jì)算出

F_x = F_in ⋅ sin(α) 

從以下列出了 5 度以內(nèi)的測(cè)量誤差:

1° = 0.015 %

2° = 0.06 %

3° = 0.14 %

4° = 0.24 %

5° = 0.38 %

2、側(cè)向力，彎矩和扭矩的影響

a側(cè)向力是 垂直于施加在測(cè)量方向的力。

這些側(cè)向力一般是由于自身重量或是由于負(fù)載施加了一個(gè)角度產(chǎn)生的。并且會(huì)形成 彎矩（因?yàn)楹苌賯?cè)向力是作用在應(yīng)變片的安裝高度上的）。根據(jù)不同的側(cè)向靈敏度，一個(gè)額外的誤差會(huì)產(chǎn)生。 如果側(cè)向力為 Fz  的10%，在測(cè)量方向向一般在 Fz 的1%以下。

b. 彎矩

主要角度誤差可能會(huì)導(dǎo)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(shí)，自身的重量和安裝附件將會(huì)產(chǎn)生彎矩，另外，偏心加載也會(huì)產(chǎn)生彎矩。

在這種情況下，扭矩 (在圖中順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ) 將減輕左側(cè)的負(fù)載，而右側(cè)的負(fù)載將增大。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型力傳感器 通過(guò)分布在四周的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)彎矩進(jìn)行補(bǔ)償，因此對(duì)彎矩非常 不敏感 。提醒注意的是，一個(gè)過(guò)大的彎矩?fù)p壞力傳感器。

還請(qǐng)注意的是，彎矩往往伴隨著側(cè)向力一起出現(xiàn)，會(huì)給傳感器帶來(lái)額外的負(fù)載，如下圖所示.

彎矩產(chǎn)生在左側(cè)，因?yàn)閮?nèi)部重量產(chǎn)生了杠桿。杠桿的長(zhǎng)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(cè)向力，這兩個(gè)寄生負(fù)載都需要考慮在內(nèi)。

c. 扭矩

對(duì)于拉壓向力傳感器的內(nèi)螺紋 結(jié)構(gòu)傳感器安裝過(guò)程中，非常重要的一點(diǎn)是必須采用合適的扭矩進(jìn)行連接。請(qǐng)注意，鎖定連接將不會(huì)有扭矩傳遞給傳感器，但是不能超過(guò) zui大扭矩，因?yàn)橐坏O限值超過(guò)的話，會(huì)損壞傳感器。

工作過(guò)程中，扭矩大部分是通過(guò)傳感器的幾何體和應(yīng)變片的安裝位置來(lái)補(bǔ)償?shù)摹?/span>

d. 扭矩，側(cè)向力和彎矩的交互作用

極限負(fù)載 是和傳感器的額定負(fù)載相關(guān)聯(lián)的。傳感器可能被一種寄生負(fù)載影響，也可能被多個(gè)寄生負(fù)載同時(shí)影響。如果同時(shí)作用，適用以下情況:

• 任何一個(gè)極限負(fù)載都會(huì)破壞傳感器

• 如果多個(gè)同時(shí)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(cè)向力。

3、拉壓向力測(cè)量采用螺紋連接

對(duì)于拉向測(cè)量應(yīng)用來(lái)說(shuō)，凸接結(jié)構(gòu)顯然是不適合的。

一般來(lái)說(shuō)，拉向力傳感器的連接是通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，螺紋連接和應(yīng)變片安裝位置距離更遠(yuǎn)，對(duì)度量衡特性（如滯后）等有正面的影響。因此對(duì)于精度和重復(fù)性要求高的應(yīng)用中，應(yīng)該采用外螺紋。對(duì)于內(nèi)螺紋來(lái)說(shuō)，應(yīng)該用作非關(guān)鍵側(cè)。.

對(duì)于內(nèi)螺紋:

對(duì)于螺栓連接的力傳感器，必須通過(guò)螺母對(duì)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(shí)的zui大力

• 在傳感器兩側(cè)擰緊連接部件

• 施加的力要超過(guò)操作時(shí)zui大的力(不要超過(guò)zui大極限)

• 擰緊螺母，防止松動(dòng)

對(duì)于所需的過(guò)載，見(jiàn)安裝手冊(cè)。

b. 采用合適的扭矩安裝

• 擰上連接部件

• 按照安裝手冊(cè)上的扭矩要求擰緊，防止螺母松動(dòng)

注意的是，所需的扭矩不能夠通過(guò)傳感器來(lái)傳遞，否則，傳感器會(huì)受到損壞。