力、力矩传感器的选择.doc

力\力矩传感器的选择 一．选择传感器时主要考虑的因素 与测量条件有关的因素 测量的目的； 被测量的性质； 测量范围； 输入信号的幅值、频带宽度； 精度要求； 测量所需要的时间。 与传感器性能有关的因素 精度； 稳定度； 响应速度； 模拟量与数字量； 输出量幅值； 对被测物体产生的负载效应； 校正周期； 超标准过大的输入信号保护。 与使用环境条件有关的因素 安装现场条件及情况； 环境条件（湿度，温度，振动等）； 信号传输距离； 需要现场提供的功率容量。 与购买和维修有关的因素 价格； 零配件的储备； 服务和维修制度，保修时间； 交货日期。 二．选择传感器的一般步骤 选择传感器的一般步骤如下： 借助于传感器分类表，按被测控量的性质，找出符合用户需要的传感器类别，再从典型应用中初步确定几种传感器。 借助于传感器比较表，价格表，按被测控量的检测范围，精度要求，环境要求以及经济性等情况再次确定传感器的类别。 借助于传感器的成品目录选样本或传感器手册，查出传感器的规格型号和性能，尺寸。 以上三个步骤不是绝对的，对于经验丰富的工程技术人员可以直接从传感器的产品目录选型样本中确定选用的传感器类型、规格、型号和性能尺寸。 三．力传感器的分类 .弹性敏感元件 .应变式力传感器 .压阻式力传感器 .压电式力传感器 .压磁式力传感器 弹性敏感元件 所谓弹性敏感元件就是利用弹性变形来进行测量及变换的元件。传感器中弹性敏感元件的输入量一般是力(力矩)或者压力，而它的输出量是应变或位移。也就是说弹性敏感元件将力或压力转换为应变或位移，然后在由传感器将其转换为电信号输出。 常见弹性元件有:弹簧，波纹管，波纹膜片，膜盒 4-2.应变式力传感器 应变式传感器 压阻式力传感器压电式力传感器 4-5.压磁式力传感器 原理：压磁式力传感器，也称为磁弹性传感器，它是利用铁磁材料的压磁效应制成的传感器。压磁效应是指一些铁磁材料在受到外力作用后，其内部产生应力，因此引起铁磁材料磁导率变化的物理现象。具有压磁效应的磁弹性体叫做压磁元件。受到力的作用后，磁弹性体的磁阻或者磁导率的变化量与作用力成反比，通过特定的测量电路测出磁阻的变化量即可测出作用力的大小。 特点：输出信号大、抗干扰性好、过载能力强、结构简单、经济适用、可在恶劣环境下工作。 结构：压磁式传感器的结构按照其工作的电磁原理可分为：阻流圈式、变压器式、桥式、应变式、维捷曼效应及巴克豪森效应等。 阻流圈式传感器结构原理图： 变压器式磁弹性传感器结构原理图： 五．力矩传感器原理及类型 力矩传感器在发动机、内燃机、交通及工业过程控制场合运用非常普遍，在汽车行业可以用它来做成动力转向系统。它具有抗干扰能力强、稳定性好、精度高等优点，可以测动/静态扭矩，在0 到10000Nm 有标准和非标准各种量程供选择。 原理及类型 现实当中，我们应用的扭矩传感器产品类型很多，其主要有金属电阻应变片式、电位计式、非接触式等等。将来，随着研究的深入和制造技术的发展，会产生更多的小型化、精度等级高、稳定性能好的产品。金属电阻应变片式扭矩传感器是在弹性轴上组成应变桥,给应变桥供电，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，然后经过一系列转换即可测得该弹性轴受扭的大小。其过程将该应变信号放大后，经过电压/频率转换，变成与扭应变成正比的频率信号。这种类型的产品应用非常多，在使用的时候要注意弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的三分之一，供电电源最好采用稳压电源。电位计式扭矩传感器在早期应用非常多，它结构简单，主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计等组成。在汽车行业，这种产品中，扭杆弹簧作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩，并将其转化成相应的转角值，然后通过转角-位移变换器将转角值变成滑动套的轴向位移，位移的变化使得电位计的电阻值发生改变，电阻的变化通过电位计转化为电压，然后通过对应关系，我们就知道了产生扭矩的大小。 非接触式扭矩传感器的工作原理是当扭杆受到转动力矩作用时，它的输入轴和输出轴上的花键和键槽之间相对位置发生改变。改变的位移量相当于扭杆的扭转量，在这过程当中，花键上的磁感强度会随之发生改变，通过线圈的转换就可以得到电压信号。这种传感器使用过程中不容易磨损，从而使用寿命比其他两种更长，同时它还具有可靠性高、延时小的优点，是目前汽车行业最主流的产品。 六．部分力\力矩传感器原理，特点，销售的公司（联系办法）、市场售价等详细信息 （一）， 1. 工作原理 该传感器是内装信号调节器的压阻式加速度传感器 2. 特点 该传感器具有直流响应好、零点输出稳定、横向灵敏度低、内置高阶低通滤波器，对不需要的高频加速度信号不响应等特点 3. 应用范围该传感器不但可应用于航天、航空等领域的遥测，还广泛应用于其它领域对过载、振动