贵州PCB荷载传感器选型资料

传感器基本知识科普：

压电传感器能测什么？

动态测量（如，测量值随时间快速变化）。压电传感器不能做静态测试，因为当施加压力时压电传感器的压电晶体产生电荷，但电荷较终泄漏到零。

制造压电传感器有哪些基本的结构设计?

他们是弯曲、压缩和剪切设计。三个设计含有压电元件的基本组件，振动质量块，基座，和外壳。

用于生产压电元件的主要材料是什么?

石英和锆钛酸铅（陶瓷）是制造压电元件的两种较普通的材料，石英传感器提供高电压灵敏度，需要电压放大器调节信号。陶瓷传感器提供高电荷输出和高电容。

什么是频率响应?

频率响应是传感器提供线性响应的频率范围。比较高频率响应取决于传感器的共振频率, 比较低频响是由传感器的放电时间常数来决定的。

什么是共振频率?

共振频率是传感器趋于以比较大幅度振动的频率。世界上每一个物体本身基于其机械构造有自己的共振频率, 共振频率由下面的公式决定:

Resonant Frequency = √stiffness  / seismic mass

共振频率=√刚度/质量块

什么是放电时间常数?

放电时间常数是信号衰减63%时的测量时间。放电时间常数越高，信号衰减就越慢，因此低频响应越好。放电时间常数是由下式确定：

      放电时间常数=电阻x电容

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对电涡流传感器影响：

被测体表面镀层对传感器的影响

被测体表面的镀层对传感器的影响相当于改变了被测体材料，视其镀层的材质、厚薄，传感器的灵敏度会略有变化。

被测体表面尺寸对传感器的影响

由于探头线圈产生的磁场范围是一定的，而被测体表面形成的涡流场也是一定的。这样就对被测体表面大小有一定要求。通常，当被测体表面为平面时，以正对探头中心线的点为中心，被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以上；当被测体为圆轴且探头中心线与轴心线正交时，一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上，否则传感器的灵敏度会下降，被测体表面越小，灵敏度下降越多。实验测试，当被测体表面大小与探头头部直径相同，其灵敏度会下降到72%左右。被测体的厚度也会影响测量结果。被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料导电率、导磁率决定。因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.05mm以上的铜、铝等弱导磁材料，则灵敏度不会受其厚度的影响

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超声波传感器暴露问题:

超声波传感器应用起来原理简单，也很方便，成本也很低。但是超声波传感器都有一些缺点，比如，反射问题，噪音，交叉问题。

反射问题

如果被探测物体始终在合适的角度，那超声波传感器将会获得正确的角度。但是不幸的是，在实际使用中，很少被探测物体是能被正确的检测的。

其中可能会出现几种误差：

三角误差

当被测物体与传感器成一定角度的时候，所探测的距离和实际距离有个三角误差。

镜面反射

这个问题和高中物理中所学的光的反射是一样的。在特定的角度下，发出的声波被光滑的物体镜面反射出去，因此无法产生回波，也就无法产生距离读数。

多次反射

这种现象在探测墙角或者类似结构的物体时比较常见。声波经过多次反弹才被传感器接收到，因此实际的探测值并不是真实的距离值。

这些问题可以通过使用多个按照一定角度排列的超声波圈来解决。通过探测多个超声波的返回值，用来筛选出正确的读数。

噪音

虽然多数超声波传感器的工作频率为40-45Khz，远远高于人类能够听到的频率。但是周围环境也会产生类似频率的噪音。

交叉问题

交叉问题是当多个超声波传感器按照一定角度被安装在机器人上的时候所引起的。

压电式力传感器在汽车零部件耐久性测试的应用-静态精度

应变式载荷传感器的比较大优势在于静态精确度，能实现称重应用，正如本文“动态响应”中所提及到，石英力传感器有低频限制，所以它们不可能做到真正的DC响应，即静态监测。当用ICP®输出型传感器做准静态测试或者静态校准时，必须使用一个DC耦合的信号调理仪，如484系列，并需要采用一个DC耦合的数采设备。该设备允许传感器的DC偏置电压调零，且不会对系统施加任何额外的高通滤波的影响。一般情况下，根据经验法则，准静态测试的输出信号丢失与离逝时间（较早个DTC的10%时间内）成一阶线性关系，如图6a和6b所示，因此在较早个1%DTC时，只有1%的信号损失，假如一个传感器的DTC是2000秒，那么在较早个20秒，有1%的输出信号衰减。

重点强调（敲小黑板）：整个系统必须是直流耦合，这就意味着传感器需具备较长的放电时间常数，信号调理仪和数据采集仪都是直流耦合。校准是直流耦合的一种常见应用。

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超声波传感器使用注意事项:

1：为确保可靠性及长使用寿命，请勿在户外或高于额定温度的地方使用传感器 。

2：由于超声波传感器以空气作为传输介质，因此局部温度不同时，分界处的反射和折射可能会导致误动作，风吹时检出距离也会发生变化。因此，不应在强制通风机之类的设备旁使用传感器。

3：喷气嘴喷出的喷气有多种频率，因此会影响传感器且不应在传感器附近使用。

4：传感器表面的水滴缩短了检出距离。

5：细粉末和棉纱之类的材料在吸收声音时无法被检出（反射型传感器）。

6：不能在真空区或防爆区使用传感器。

7：请勿在有蒸汽的区域使用传感器；此区域的大气不均匀。将会产生温度梯度，从而导致测量错误。

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加速度传感器分类：

压电式

压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。

压阻式

基于MEMS硅微加工技术，压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点，易于集成在各种模拟和数字电路中，广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。

电容式

电容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器。电容式加速度传感器/电容式加速度计是对比较通用的加速度传感器。在某些领域无可替代，如安全气囊，手机移动设备等。电容式加速度传感器/电容式加速度计采用了微机电系统（MEMS）工艺，在大量生产时变得经济，从而保证了较低的成本。

伺服式

伺服式加速度传感器是一种闭环测试系统，具有动态性 能好、动态范围大和线性度好等特点。

由于有反馈作用，增强了抗干扰的能力，提高测量精度，扩大了测量范围，伺服加速度测量技术应用于惯性导航和惯性制导系统中，在高精度的振动测量和标定中也有应用。

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