一、概述 ZT-YD-3□□系列單向、雙向壓電式石英力傳感器，可廣泛應(yīng)用于航天、機(jī)械、交通、建筑金屬加工和國防工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。它是一種新穎的機(jī)電換能裝置，將力轉(zhuǎn)換成電荷，電荷又通過放大器換成電壓，再送至指示或記錄存入，以備數(shù)據(jù)處理。 ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器具有靈敏度高，非線性誤差小，動(dòng)態(tài)測試范圍寬，并且還具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、剛度大，體積

詳細(xì)介紹

一、概述

ZT-YD-3□□系列單向、雙向壓電式石英力傳感器，可廣泛應(yīng)用于航天、機(jī)械、交通、建筑金屬加工和國防工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。它是一種新穎的機(jī)電換能裝置，將力轉(zhuǎn)換成電荷，電荷又通過放大器換成電壓，再送至指示或記錄存入，以備數(shù)據(jù)處理。

ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器具有靈敏度高，非線性誤差小，動(dòng)態(tài)測試范圍寬，并且還具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、剛度大，體積小，重量輕、安裝方便，使用壽命長等特點(diǎn)。因此非常實(shí)用于測量各種瞬時(shí)動(dòng)態(tài)力。同時(shí)還可以進(jìn)行十幾分鐘的準(zhǔn)靜態(tài)力測量，而且不會(huì)因?yàn)榘惭b了這種傳感器而對被測物體的動(dòng)、靜態(tài)特性有所影響。

ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)設(shè)計(jì)制造的。

二、性能指標(biāo)

1、參數(shù)說明

1.1 測量范圍：在沒有彎矩和預(yù)緊力的情況下傳感器上、下面均勻受拉或受壓力時(shí)所能測量的載荷，包括動(dòng)載荷和靜載荷之和。若有預(yù)緊力時(shí)，則測量范圍要減去預(yù)緊力之?dāng)?shù)值。選用力傳感力測量范圍時(shí)，應(yīng)使：

10%測量范圍≤被測量值≤測量范圍。

1.2 線性度：相對于端點(diǎn)的線性度：

L=ΔY/Yh×99%F·S

式中：ΔY——升回程標(biāo)準(zhǔn)曲線與平均端點(diǎn)直線的偏差值。

Yh——額定負(fù)荷的滿量程輸出。

2、主要技術(shù)性能指標(biāo)

型號(hào)

項(xiàng)目

及指標(biāo)

ZT-YD-

302

ZT-YD-

304

ZT-YD-

310

ZT-YD-

315

ZT-YD-

331

301

301A

301B

305

305A

測量范圍

拉

0~1000

0~200

0~2000

100

壓

5000

200

100

0~5000

60000

10000

100000

0~30000

2000

過載能力%

120

靈敏度PC/N

線性度%F·S

<1%

±2%(50N)(動(dòng)態(tài)線性)

遲滯%F·S

重復(fù)性%F·S

靈敏度溫度系數(shù)%/℃

0.02

絕緣電阻Ω

>10¹³

電容Pf

~9.8

~22

~12

~9.8

固有頻率KHz

~70

~45

~65

~55

>50

~55

精度%

0.03

工作溫度℃

-196 ~+200

-20~+150

尺寸mm

?16×8

22×27

17×22

32×12

?40×28

28×38

40(H)×19(S)

重量g

*ZT-YD-331加速度部分技術(shù)指標(biāo)：

靈敏度ms^-2

量程

ms^-2

橫向比

頻響

絕緣電阻Ω

電容

結(jié)構(gòu)形式

工作溫度℃

~5PC

5000

0.5~5000

>10¹⁰

1200

剪切

-20~+150

三、工作原理

ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的原理如圖所示，它是利用石英晶體的縱向壓電

應(yīng)設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)它受外力作用時(shí)，經(jīng)過傳感器膜片作用于石英晶體片，其表面即產(chǎn)生與被測力成正比的電荷，這就實(shí)現(xiàn)了機(jī)電轉(zhuǎn)換。其精度可達(dá)0.03%。

四、結(jié)構(gòu)特征

ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的受力面，單向力傳感器設(shè)計(jì)成雙面凸出；雙向力傳感器設(shè)計(jì)成受力面一面凸出，頂部采用螺桿聯(lián)接，底面采用螺母聯(lián)接。當(dāng)測試的外力均勻地作用于傳感器受力面時(shí)，力傳感器便產(chǎn)生電荷，該電荷的大小正比于所施加的外力。通過連接導(dǎo)線連到電荷放大器，再送至指示記錄儀器中，以備數(shù)據(jù)處理。

為了使外力均勻地作用在力傳感器的受力面上，傳感器上下接觸面都經(jīng)過精密研磨加工，使之平坦剛硬，以保證測量精度。

ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的外殼是經(jīng)過焊接密封，絕緣件采用高絕緣性能的聚四氟乙稀。

五、使用與維護(hù)

1、使用

1.1安裝：正確的安裝力傳感器是獲得精確測量的保證、安裝時(shí)必須特別注意使外力均勻垂直作用于力傳感器的上下表面，并力求避免和減少側(cè)向力。只有在外力達(dá)到了均勻分布時(shí)，才能充分利用整個(gè)測量范圍，否則容易因過載而引起傳感器的損壞。

力傳感器上下表面經(jīng)過精密研磨，在測量過程中，剛性表面互相接觸，很小的不平度都會(huì)產(chǎn)生很高的局部過載，因此要求被測物的表面粗糙度不低于0.8

1.2測量：ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器可直接與電荷放大器、數(shù)字指示器、電子計(jì)算機(jī)和其它測量儀器配套使用。從力傳感器產(chǎn)生的電荷在電荷放大器中按比例地轉(zhuǎn)換成電壓輸出送到指示或記錄儀器中進(jìn)行直接或存放，以備數(shù)據(jù)處理時(shí)用。

在傳感器的電荷放大器間一定要用高絕緣低噪音電纜線，電荷放大器和指示設(shè)備之間可用一般電纜線。

1.3、量程的選擇：ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的測量范圍從0-99%都進(jìn)行了校準(zhǔn)，并給出了靈敏度、線性度、遲滯，重復(fù)性數(shù)據(jù)，測量時(shí)也用此范圍。若要測量更微小的變動(dòng)量，至少需將力傳感器加上大于測量范圍30%的預(yù)載荷，使傳感器所受的力仍在測量范圍以內(nèi)。但無論如何，動(dòng)載和預(yù)載荷之和不能超過范圍。

1.4、可用的頻率范圍：

上限頻率：石英力傳感器由于有較大的剛度，因而適用于測量迅速變化的過程。雖然傳感器本身有很高的固有頻率，但在每個(gè)具體的測量系統(tǒng)中，其可以響應(yīng)的頻率要由力傳感器和被測物體所組成的彈簧質(zhì)量所決定。

F=1/2∏√k/M

則可測的頻率fmax≤(1/3∽1/2)f

下限頻率：實(shí)際上壓電測量系統(tǒng)是不可能任意長時(shí)間進(jìn)行靜態(tài)測量的，因?yàn)榻^緣電阻和電荷放大器輸入阻抗不可能無限高。進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)測量所能持續(xù)的時(shí)間取決于傳感器、低噪聲連接電纜的絕緣電阻以及所使用電荷放大器的特性。

2、維護(hù)及注意事項(xiàng)

為了得到滿意的測量結(jié)果，必須遵循以下注意事項(xiàng)：

2.1 精心使用力傳感器，保護(hù)好上下表面及原有的表面粗糙度。

2.2 只有在被測力的外力是均勻分布在整個(gè)受力面上時(shí)，才能充分利用測量范圍。

2.3 傳感器的上下接觸面在與被測物體連接時(shí)，在摩擦表面要涂一層清潔的潤滑脂。

2.4 測量時(shí)，如果有地回路干擾，或是被測物體與電荷放大器殼體不同電位，就需使傳感器與被測物絕緣。

2.5 維護(hù)好傳感器插座和電纜插頭的清潔干燥。使用時(shí)禁用手摸。拆除電纜后擰上保護(hù)螺母蓋。一旦發(fā)現(xiàn)弄臟，應(yīng)根據(jù)贓污的性質(zhì)選用適當(dāng)?shù)娜軇?、無水乙醇等）用綢布蘸少許擦凈、烘干后再用。

2.6 貯存時(shí)置于干燥器皿中，避免贓物、油漬、潮濕等污染，以保證絕緣電阻不低于10¹³Ω。

2.7 在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漂移，是因絕緣電阻下降所致，可將插頭座污染處用無水乙醇或擦洗烘干，待其絕緣電阻恢復(fù)到10¹³Ω后再使用。

六、檢定證書

傳感器出廠前由廠質(zhì)檢部門逐個(gè)進(jìn)行檢定，其測量范圍、工作溫度、靈敏度、線形度、遲滯、重復(fù)性、絕緣電阻、固有頻率、重量等各個(gè)數(shù)值逐項(xiàng)填入合格證，隨產(chǎn)品出廠。

七、產(chǎn)品的齊套性