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，動態(tài)測試范圍寬，并且還具有結(jié)構(gòu)堅固、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)用于測量各種瞬時動態(tài)力。同時還可以進(jìn)行十幾分鐘的準(zhǔn)靜態(tài)力測量，而且不會因?yàn)榘惭b了這種傳感器而對被測物體的動、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所能測量的載荷，包括動載荷和靜載荷之和。若有預(yù)緊力時，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，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 項(xiàng)目 及指標(biāo) | ZT-YD- | ZT-YD- 302 | ZT-YD- 304 | ZT-YD- | 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 | 0~5000 | 60000 | 10000 | 100000 | 0~30000 | 2000 | ||
過載能力% | 120 | |||||||||||
靈敏度PC/N | ~4 | |||||||||||
線性度%F·S |
<1% |
±2%(50N)(動態(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 | ~8 | ~9.8 | ~7 | ~22 | 30 | ~12 | ~9.8 | |||||
固有頻率KHz | ~70 | ~45 | ~65 | ~55 | >50 | ~55 | ~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 | 20 | 40 | 30 | 50 | 55 | 50 | 58 | |||||
*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 Hz | 絕緣電阻Ω | 電容 PF | 結(jié)構(gòu)形式 | 工作溫度℃ |
~5PC | 5000 | <5 | 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)計制造的。當(dāng)它受外力作用時，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)計成雙面凸出；雙向力傳感器設(shè)計成受力面一面凸出，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，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，才能充分利用整個測量范圍，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)，測量時也用此范圍。若要測量更微小的變動量，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受力面上時，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，在摩擦表面要涂一層清潔的潤滑脂。
2.4 測量時，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
1、 產(chǎn)品合格證 1份
2、 產(chǎn)品說明書 1份
3、 電纜線GJQ3·645·008 1根（2米）
4、 包裝盒 1只
