張力傳感器是張力控制系統(tǒng)中非常重要的組成部分,目前市場(chǎng)上的張力傳感器的種類較多,比較常用的有板簧式微位移,應(yīng)變電阻片和壓磁式等,另外在原理與結(jié)構(gòu)上也是千差萬(wàn)別,當(dāng)張力傳感器確定之后,與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。所以測(cè)量結(jié)果的成敗,在很大程度上取決于張力傳感器的選用是否正確。那么如何選購(gòu)適合自己的張力傳感器呢?主要包括以下幾個(gè)方面:
張力傳感器的類型
首先就是要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作,要考慮采用何種原理的張力傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。
因?yàn)榧词故菧y(cè)量同一物理量,也有多種原理的張力傳感器可以使用,哪一種原理的更合適,則需要根據(jù)被測(cè)量目標(biāo)的特點(diǎn)和張力傳感器的使用條件考慮一些具體問題:比如量程的大小,被測(cè)量位置對(duì)體積的要求,測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式,信號(hào)的引出方法,有線或是非接觸測(cè)量,采用國(guó)產(chǎn)的還是進(jìn)口的,還是根據(jù)特殊情況自行研制。
在考慮了上述問題之后就基本能夠確定選用何種類型的張力傳感器了,然后再去考慮其具體性能指標(biāo)。
靈敏度的選擇
通常情況下,在張力傳感器的線性范圍內(nèi),希望靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥性陟`敏度高時(shí),與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理。
但值得注意的是靈敏度越高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被張力放大器放大,影響測(cè)量精度。因此這就要求張力傳感器本身應(yīng)該具有較高的信噪比,盡量減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。
同時(shí)靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量目標(biāo)是單向量,而且對(duì)其的方向性要求很高,就應(yīng)該選擇其它的方向靈敏度較小的張力傳感器;相反的,如果被測(cè)量目標(biāo)是多維向量,那就要求其交叉靈敏度越小越好。
頻率響應(yīng)特性
張力傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量目標(biāo)的頻率范圍,所以必須在允許的頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件,一般情況下張力傳感器的響應(yīng)總會(huì)有—些的延遲,這方面希望延遲的時(shí)間越短越好。
頻率響應(yīng)越高,那么可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就越寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大,對(duì)于頻率低的張力傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率就較低。
一般在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)如穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等,選擇合適響應(yīng)特性的張力傳感器,以免產(chǎn)生誤差。
線性范圍
張力傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。從理論上講,在此范圍內(nèi)靈敏度保持定值。線性范圍越寬,我們常說(shuō)的量程就越大,并且能保證一定的測(cè)量精度。
在選擇張力傳感器時(shí),當(dāng)類型確定以后首先就要看其量程是否滿足使用要求。
但從實(shí)踐來(lái)說(shuō),任何張力傳感器都不能保證絕對(duì)的線性,其線性度也是相對(duì)而言的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí),在一定的量程范圍內(nèi),可以將非線性誤差較小的張力傳感器看作是線性的,這就給我們測(cè)量上帶來(lái)很大的方便。
張力傳感器的穩(wěn)定性
張力傳感器在使用一段時(shí)間后,其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。
影響這種長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除了本身結(jié)構(gòu)和質(zhì)量外,還包括其使用環(huán)境。因此要想使張力傳感器具有良好的穩(wěn)定性,其本身必須要有較強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力。
在選擇張力傳感器前,應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的張力傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
穩(wěn)定性也有定量的指標(biāo),一般在超過使用期后,在使用前重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定張力傳感器的性能是否發(fā)生了變化。
不過在一些要求張力傳感器能夠長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合,所選用的張力傳感器穩(wěn)定性要求就更嚴(yán)格,必須能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。
張力傳感器的精度
測(cè)量精度也是一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
精度越高,其價(jià)格就越昂貴。因此一般選擇張力傳感器的精度只要其滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以了,不必選得過高而造成浪費(fèi)。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的很多張力傳感器中選擇比較便宜和適合的。
如果測(cè)量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的張力傳感器即可,不宜選用絕對(duì)量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測(cè)量值,就需選用精度等級(jí)能滿足要求的張力傳感器。
此外由于種種條件的限制,對(duì)某些特殊的使用場(chǎng)合,無(wú)法挑選到合適的張力傳感器,那么就需要自行設(shè)計(jì)和制造適合自己的張力傳感器來(lái)滿足使用要求。