柱式荷重傳感器作為應(yīng)變式力傳感器的經(jīng)典構(gòu)型,以圓柱形彈性體為核心特征,憑借抗過載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、測量穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),在工業(yè)稱重、力值監(jiān)測、設(shè)備控制等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。其技術(shù)原理源于金屬應(yīng)變效應(yīng)的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化,而應(yīng)用場景則覆蓋從微型測試到萬噸級(jí)重載的全量程需求。本文將剝離具體品牌屬性,從通用原理、核心技術(shù)特性,構(gòu)建柱式荷重傳感器的完整知識(shí)框架。
承受壓力時(shí),彈性體長度微縮、橫截面積微增;
承受拉力時(shí),彈性體長度微伸、橫截面積微減;
形變程度通??刂圃谖⒚准?jí),確保外力消失后完全恢復(fù)原狀,無永久形變風(fēng)險(xiǎn)。
2 片沿彈性體軸向貼附(主應(yīng)變片):直接感知軸向形變,拉伸時(shí)電阻增大,壓縮時(shí)電阻減?。?/span>
2 片沿彈性體橫向貼附(補(bǔ)償應(yīng)變片):利用泊松效應(yīng)感知橫向形變,電阻變化方向與軸向相反。
平衡狀態(tài):無外力作用時(shí),4 片應(yīng)變片電阻值相等(R1=R2=R3=R4),電橋平衡,輸出電壓為 0;
失衡狀態(tài):外力作用導(dǎo)致應(yīng)變片電阻變化,電橋失衡,輸出與力值成正比的毫伏級(jí)電壓信號(hào)(靈敏度通常為 1.0~2.0mV/V);
信號(hào)優(yōu)化:為抵消環(huán)境干擾與工藝誤差,電路中會(huì)集成補(bǔ)償模塊 —— 通過熱敏電阻修正溫度誤差(補(bǔ)償范圍通常為 - 40℃~80℃),通過精密電阻修正零點(diǎn)漂移,使綜合測量精度可達(dá) ±0.05% FS~±0.1% FS。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化:采用中空筒式彈性體,使載荷無論作用于端面中心還是邊緣,均能通過筒壁傳遞為均勻軸向應(yīng)力;
配件適配:底部集成球形支座或調(diào)心墊,自動(dòng)調(diào)節(jié)受力角度,抵消安裝偏差帶來的側(cè)向力干擾。
防護(hù)等級(jí):常規(guī)產(chǎn)品達(dá) IP67(防塵防水),潮濕、多粉塵場景可選用 IP68(完全防水)甚至 IP69K(高壓噴淋防護(hù));
材質(zhì)適配:腐蝕環(huán)境(如化工儲(chǔ)罐稱重)選用 316L 不銹鋼,高溫環(huán)境(如冶金爐料稱重)選用耐高溫合金;
電路屏蔽:信號(hào)線纜采用屏蔽層設(shè)計(jì),過濾電磁噪聲,確保在變頻設(shè)備、焊接機(jī)等強(qiáng)電磁環(huán)境中穩(wěn)定輸出。
低速場景(如靜態(tài)稱重):100Hz 以下即可滿足需求;
高速場景(如汽車壓裝、電池極耳焊接):需 500Hz 以上頻率才能捕捉毫秒級(jí)力值波動(dòng);
在手機(jī)電池 200 公斤荷重測試中,傳感器需在變形量 0.05 毫米以下的微小形變中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量,動(dòng)態(tài)響應(yīng)與靈敏度的平衡尤為關(guān)鍵。
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