測力傳感器的安裝與測力影響

力傳感器安裝

近年來，力傳感器已經達到了更高的技術層次，由于具備了更高的校準能力，傳感器獲得了更高的精度。一般來說，稱重傳感器無法在應用中進行標定，而力傳感器則不然。為獲得更好，更可靠的測量結果，zui重要的是在實際使用中，盡可能達到校準安裝條件，并且偏差范圍要在技術要求范圍內。
力傳感器的 測量精度 很大程度依賴于 安裝條件。不正確的安裝條件將會對測量精度帶來不利的影響，以及測量鏈的動態性能以及電磁場的敏感性等。

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量方向不一致，將導致測量誤差升高。力測量方向和施加的力存在一個夾角，而傳感器一般來說是不測量側向力的。

在案例中， 測量的力, 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. 而真正測量出的力小于實際施加的力。等式為:

F_z = F_in ⋅ cos(α)

因此測量的結果也由于 cos(α)因子，也會變小。

此外，在這些情況下，施加的側向力，可以計算出

F_x = F_in ⋅ sin(α) 

從以下列出了 5 度以內的測量誤差:

1° = 0.015 %

2° = 0.06 %

3° = 0.14 %

4° = 0.24 %

5° = 0.38 %

2、側向力，彎矩和扭矩的影響

a側向力是 垂直于施加在測量方向的力。

這些側向力一般是由于自身重量或是由于負載施加了一個角度產生的。并且會形成 彎矩（因為很少側向力是作用在應變片的安裝高度上的）。根據不同的側向靈敏度，一個額外的誤差會產生。 如果側向力為 Fz  的10%，在測量方向向一般在 Fz 的1%以下。

b. 彎矩

主要角度誤差可能會導致傳感器損壞。

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，自身的重量和安裝附件將會產生彎矩，另外，偏心加載也會產生彎矩。

在這種情況下，扭矩 (在圖中順時針旋轉 ) 將減輕左側的負載，而右側的負載將增大。旋轉對稱型力傳感器 通過分布在四周的多個測量點對彎矩進行補償，因此對彎矩非常 不敏感 。提醒注意的是，一個過大的彎矩損壞力傳感器。

還請注意的是，彎矩往往伴隨著側向力一起出現，會給傳感器帶來額外的負載，如下圖所示.

彎矩產生在左側，因為內部重量產生了杠桿。杠桿的長度是重心到傳感器的距離。彎矩是產生的力和杠桿的乘積。另外，作用在傳感器上重力作為側向力，這兩個寄生負載都需要考慮在內。

c. 扭矩

對于拉壓向力傳感器的內螺紋 結構傳感器安裝過程中，非常重要的一點是必須采用合適的扭矩進行連接。請注意，鎖定連接將不會有扭矩傳遞給傳感器，但是不能超過 zui大扭矩，因為一旦極限值超過的話，會損壞傳感器。

工作過程中，扭矩大部分是通過傳感器的幾何體和應變片的安裝位置來補償的。

d. 扭矩，側向力和彎矩的交互作用

極限負載 是和傳感器的額定負載相關聯的。傳感器可能被一種寄生負載影響，也可能被多個寄生負載同時影響。如果同時作用，適用以下情況:

• 任何一個極限負載都會破壞傳感器

• 如果多個同時影響，其總和不能超出 100 %。例如 : 50 % 允許扭矩，40 % 允許彎矩加上 10 % 允許側向力。

3、拉壓向力測量采用螺紋連接

對于拉向測量應用來說，凸接結構顯然是不適合的。

一般來說，拉向力傳感器的連接是通過螺紋結構完成。在頂部帶有 外螺紋，底部帶有 內螺紋或者在頂部和底部都配有內螺紋。

內螺紋 更為緊湊。外螺紋結構中，螺紋連接和應變片安裝位置距離更遠，對度量衡特性（如滯后）等有正面的影響。因此對于精度和重復性要求高的應用中，應該采用外螺紋。對于內螺紋來說，應該用作非關鍵側。.

對于內螺紋:

對于螺栓連接的力傳感器，必須通過螺母對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的zui大力

• 在傳感器兩側擰緊連接部件

• 施加的力要超過操作時zui大的力(不要超過zui大極限)

• 擰緊螺母，防止松動

對于所需的過載，見安裝手冊。

b. 采用合適的扭矩安裝

• 擰上連接部件

• 按照安裝手冊上的扭矩要求擰緊，防止螺母松動

注意的是，所需的扭矩不能夠通過傳感器來傳遞，否則，傳感器會受到損壞。