壓電式力傳感器在汽車零部件耐久性測試的應(yīng)用-動態(tài)響應(yīng)

壓電式力傳感器的頻率響應(yīng)由諧振頻率和阻尼因數(shù)構(gòu)成的一個(gè)二階系統(tǒng)，可以高于應(yīng)變式傳感器的10倍。壓電式力傳感器的高頻響應(yīng)由質(zhì)量塊機(jī)械特性和剛度決定的，低頻響應(yīng)則由電氣特性決定，相當(dāng)于一個(gè)高通濾波器。壓電式傳感器可以測量準(zhǔn)靜態(tài)到數(shù)千赫茲的量，而應(yīng)變式載荷傳感器為靜態(tài)（DC）到幾十赫茲，這使得它的應(yīng)用受到很多限制。

高頻響應(yīng)是一個(gè)壓電式傳感器的機(jī)械特性，由上一部分（剛度）我們可以了解到，石英壓電式力傳感器比應(yīng)變式力傳感器具有更好的剛度，并且不需要敏感元件撓曲而產(chǎn)生輸出，因此，上海PCB應(yīng)變傳感器穩(wěn)定耐用，壓電式力傳感器能獲得更高的頻率響應(yīng)，其與剛度的平方成正比。

頻率與質(zhì)量倒數(shù)的平方成正比，大部分應(yīng)變式傳感器技術(shù)規(guī)格中都列出了振鈴頻率，計(jì)算振鈴頻率的時(shí)候引入了1/2質(zhì)量塊的值，上海PCB應(yīng)變傳感器穩(wěn)定耐用，大部分載荷傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，大約一半的質(zhì)量塊被固定住，傳感器的中心面相對于膜片，上海PCB應(yīng)變傳感器穩(wěn)定耐用，振鈴頻率就是該膜片的固有頻率。

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加速度型指南：

靈敏度

一般來說，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對一定范圍內(nèi)的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更精確的測量值。較小加速度測量值也稱較小分辨率，考慮到后級放大電路噪聲問題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離較小可用值，以確保較好信噪比。較大測量極限要考慮加速度計(jì)自身的非線性影響和后續(xù)儀器的較大輸出電壓，估算方法：較大被測加速度×傳感器的電荷 / 電壓靈敏度。

以上數(shù)值是否超過配套儀器的較大輸入電荷 / 電壓值，建議如已知被測加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇（兼顧頻響、重量），同時(shí)，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號，提高信噪比。

帶寬

這里的帶寬實(shí)際上指的是刷新率。也就是說每秒鐘，傳感器會產(chǎn)生多少次讀數(shù)。對于一般只要測量傾角的應(yīng)用，50HZ的帶寬應(yīng)該足夠了，但是對于需要進(jìn)行動態(tài)性能，比如振動，你會需要一個(gè)具有上百HZ帶寬的傳感器。

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加速度傳感器的選型：

傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。

靈敏度

傳感器的靈敏度是傳感器的較基本指標(biāo)之一。傳感器的靈敏度應(yīng)根據(jù)被測振動量（加速度值）大小而定，但由于壓電加速度傳感器是測量振動的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號大小相差甚大。

大型結(jié)構(gòu)的低頻振動其振動量的加速度值可能會相當(dāng)小，例如當(dāng)振動位移為 1mm, 頻率為1 Hz 的信號其加速度值*為0.04m/s2(0.004g)；然而對高頻振動當(dāng)位移為0.1mm，頻率為10 kHz的信號其加速度值可達(dá)4 x 10 5m/s2(40000g)。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測量量程范圍，但對用于測量高低兩端頻率的振動信號，選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應(yīng)對信號有充分的估計(jì)。

量程范圍

加速度值傳感器的測量量程范圍是指傳感器在一定的非線性誤差范圍內(nèi)所能測量的較大測量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則，靈敏度越高其測量范圍越小，反之靈敏度越小則測量范圍越大。

加速度具體運(yùn)用場合：

汽車安全

加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。

在安全應(yīng)用中，加速度計(jì)的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時(shí)候彈出要迅速確定，所以加速度計(jì)必須在瞬間做出反應(yīng)。通過采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動不止的傳感器設(shè)計(jì)可以縮短器件的反應(yīng)時(shí)間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展較快。

游戲控制

加速度傳感器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過前后傾斜手持設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡單。

圖像自動翻轉(zhuǎn)

用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動作及方向，實(shí)現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。

電子指南針傾斜校正

磁傳感器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當(dāng)磁傳感器發(fā)生傾斜時(shí)，通過磁傳感器的地磁通量將發(fā)生變化，從而使方向指向產(chǎn)生誤差。因此，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶水平放置。而利用加速度傳感器可以測量傾角的這一原理，可以對電子指南針的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。

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扭矩傳感器類別：

非接觸式扭矩傳感器

非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了?；ㄦI和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變，磁感強(qiáng)度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式，因而壽命長、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時(shí)、 受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小，已經(jīng)較廣用于轎車領(lǐng)域。

應(yīng)變式非接觸傳感器利用了無線傳輸技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步和無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，接觸式應(yīng)變片傳感器輸出信號所用的導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂已經(jīng)能夠用無線傳輸模塊替代，從而克服了導(dǎo)電滑環(huán)和刷臂間的磨損，提高了測量精度。

應(yīng)變片傳感器扭矩測量采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計(jì)組成測量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮?shí)現(xiàn)扭矩測量。

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稱重傳感器誤差分析：

1、稱重傳感器運(yùn)用差錯(cuò)是操作人員發(fā)生的，這也意味著發(fā)生的緣由許多，例如，溫度不同時(shí)發(fā)生的差錯(cuò)，別的一些應(yīng)用差錯(cuò)包羅空氣或其他氣體的凈化過程中發(fā)生的過錯(cuò)，運(yùn)用差錯(cuò)也觸及變送器的過錯(cuò)放置，因而正或負(fù)的壓力將對正確的讀數(shù)形成影響。

2、特性差錯(cuò)為設(shè)備自身固有的，它是設(shè)備的、公認(rèn)的搬運(yùn)功用特性和實(shí)在特性之間的差。

3、動態(tài)差錯(cuò)許多傳感器的特性和校準(zhǔn)都是適用靜態(tài)條件下的，這意味著運(yùn)用的輸入?yún)?shù)是靜態(tài)或類似于靜態(tài)的，許多傳感器具有較強(qiáng)阻尼，因而它們不會對輸入?yún)?shù)的改動進(jìn)行疾速呼應(yīng)。

4、熱敏電阻不會當(dāng)即跳躍至新的阻抗，或發(fā)生驟變，相反，它是慢慢地改動為新的值，然后，若是具有推遲特性的稱重傳感器對溫度的疾速改動進(jìn)行呼應(yīng)，輸出的波形將失真，由于其間包含了動態(tài)差錯(cuò)。發(fā)生動態(tài)差錯(cuò)的要素有呼應(yīng)工夫、振幅失真和相位失真。

5、插入差錯(cuò)是當(dāng)體系中刺進(jìn)一個(gè)傳感器時(shí)，由于改動了測量參數(shù)而發(fā)生的差錯(cuò)，普通是在進(jìn)行電子丈量時(shí)會呈現(xiàn)這樣的問題，但是在其他方法的測量中也會呈現(xiàn)類似問題。

6、環(huán)境差錯(cuò)來源于傳感器運(yùn)用的環(huán)境，稱重傳感器要素包羅溫度，或是搖擺、轟動、海拔、化學(xué)物質(zhì)蒸發(fā)或其他要素。 上海PCB應(yīng)變傳感器穩(wěn)定耐用

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