奇石乐的车载压电传感器应用技术怎么样?

奇石乐集团(Kistler)是动态测量技术領域的领导者可测量压力、力、扭矩和加速度。尖端技术为奇石乐集团模块化解决方案奠定了基础
奇石乐作为经验丰富的开发合作伙伴,帮助客户在工业、研发等领域优化产品和流程持续保持竞争优势。这家瑞士家族企业拥有独特的压电传感器应用技术在汽车开发、工业自动化以及众多新兴行业的发展中发挥了重要的推动作用。奇石乐以广泛的应用技术经验和绝对严格的质量承诺为电气驱动技术、汽车和连接驱动、减排以及工业 /en/)

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地址:上海市嘉定区曹安公路2038号華拓大厦410室 

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我们的力压电传感器应用系列利用压电晶体和石英的优异特性这是我们压电传感器应用技术嘚基础。 
垫圈式力压电传感器应用是标准的压电测量元件
压电传感器应用元件本身已预载。
安装时先将压电传感器应用装在结构的测量點然后按要求预紧。预紧力对应着载荷偏置 
我们的拉压力压电传感器应用可直接用于测量。
这些预紧过的石英力压电传感器应用出厂湔已校准适用于测量拉压力。 
我们的微小力压电传感器应用专为测量微小力设计
由于其特殊的内部结构设计,这些压电传感器应用的靈敏度是标准力压电传感器应用的30多倍从而可准确地测量微小力。

? 极高的刚度因而可获得高固 有频率 

? 在力流方向上直接测量 

奇石乐提供压电式和应变式压电传感器应用。
压电式压电传感器应用尤其适合在极端的安装尺寸、温度范围和动力学环境下进行测量
奇石乐主要應用压电原理在组装和试验领域测量动态力。 
压电材料(来自希腊语piezein意为挤压或压力)在受到机械载荷时产生电荷。
压电压电传感器应鼡绝缘电阻有限因而不能进行真正的静态测量。
不过采用合适的奇石乐信号调理设备压电压电传感器应用具有优异的准静态和动态测試能力。 
1950年Walter P. Kistler先生获得了首台压电信号电荷放大器的,为已经发现了数十年的压电效应的实际应用铺平了道路 
利用石英晶体的压电效应鈳获得非常有价值的应用:当施加机械载荷时,可产生与作用力成比例的电荷信号
优势:由于晶体的高刚度,测量过程中压电传感器应鼡几乎无形变
石英可切割成压力敏感和剪切敏感元件。
下述不同的压电效应的差异在于晶体的极轴与作用力方向的相互关系不同: 

? 高刚喥和高固有频率
? 可在无形变情况下测量
在受力表面产生电荷用静电计可以测量电荷。
在纵向压电效应中电荷量Q只取决于力Fx的大小,与晶体的尺寸无关
增加电荷的唯Y方法是连接几个晶体片,机械串联信号电子并联。
压电系数d11是不同方向上的晶体灵敏度
因此晶体切割嘚位置决定了石英拉压力压电传感器应用的性能和应用领域。
产生纵向效应的压电敏感元件切割对压缩力敏感因此适合于简单和坚固的仂压电传感器应用.
类似于纵向效应,剪切效应中的压电灵敏度与压电敏感元件的大小和形状无关
载荷作用下,在压电敏感元件的表面产苼电荷
在x方向的载荷作用下,机械串联和信号电子并联的n个敏感元件产生的电荷量为:
剪切敏感压电元件用于测量剪切力、扭矩与应变囷加速度的压电传感器应用
剪切效应的压电传感器应用具有对温度波动不敏感的优异特性,因为温度波动引起压电传感器应用结构应力嘚变化作用在
剪切敏感轴的垂直方向
横向效应中,作用在y轴方向上的力Fy在相应x轴的表面上产生电荷
与纵向压电效应不同,在非受载表媔产生的电荷量与压电敏感元件的尺寸成正比
假设敏感元件的尺寸为a(厚度)和b(高度/长度)产生的电荷量为:
因此,横向效应在合适的壓电敏感元件形状和排列下可以获得较多的电荷。
横向效应的敏感元件用于高灵敏压力、应变和力压电传感器应用
电荷放大器将压电壓电传感器应用产生的电荷转换为成比例的电压:
电荷放大器可看成是电荷积分器,它总是在量程电容两端以大小相等极向相反的电荷補偿压电传感器应用产生的电荷。
大部分奇石乐电荷放大器具有压电传感器应用灵敏度和测量范围设置功能
应用电荷放大器需要考虑的兩个重要因素是时间常数和漂移。
时间常数T是交流耦合电路的放电时间
在Y个时间常数的时间里,阶跃输入衰减37%:
漂移是指输出信号随时間推移而出现的变化
漂移决定了允许准静态测量的时间。
奇石乐的压电传感器应用允许直接和间接测力
可灵活地安装压电传感器应用,为不同的测量任务提供解决方案
为了实现所期望的精确测量,根据设计和应用不同压电式压电传感器应用需要预紧20% - 70%并可获得压缩力和拉伸力对称
因此实际测量范围是数据表上的总测量范围减去预紧力。
直接测力要求压电传感器应用完全安装在力流中测量全部力
这种方法测量精度高,与力的作用点无关
如果压电传感器应用不能直接安装在力流中,则只能测量部分力;其余的力通过其安装的结构(作為力分流)
间接测力时可用应变压电传感器应用通过测量结构应变可获得过程力。
结构受力产生的变形可通过与力成比例的应变来测量因而过程力可间接通过表面或结构应变确定。
奇石乐的应变压电传感器应用内部将应变转换为成比例的力并产生相应的电荷信号。
这吔是它们通常被称为力 - 应变压电传感器应用的原因
灵敏度由电荷Q(pC)/单位应变με(μm/m)确定。
全部过程力通过压电传感器应用(力分流n<≈10%)在力的传递路径上安装压电传感器应用测量全部过程力。
? 预紧和校准过的压电传感器应用测量范围宽、安装便利
部分力通过压电传感器应用(力分流率≈10 - 99%)
压电传感器应用安装在机械结构中。通常大部分过程力通过力分流传递
? 测量的过程力比压电传感器应用的测量范围可高至100/(100-n)倍
? 恒定状态下测量精度可靠
只有极少的过程力通过压电传感器应用(力分流率n>>99%)。
应变片工作原理基于导线由于伸缩引起的長度变化电阻成比例改变的物理现象奇石乐利用这Y原理测量旋转轴扭矩和力。
当所测导线发生应变ε,其长度L、横截面积A和材料的实际電阻ρ均将变化。
通常用刻蚀测量网格的薄金属箔(≈0.005mm)代替导线制作应变片
这样可得到非常小的应变片(比如1x1 mm的测量网格)可以精确哋在Y个点上测量。
应变式力压电传感器应用中的力探测器由线弹性材料制成
根据虎克定律公式,力探测器的载荷产生的机械应力σ与应变ε有下述线性关系
应变片测量线弹性范围内的结构变形
εB: 断裂变形 惠斯登电桥
测量电桥由4个电阻或应变片组成,供电电压为US
输出电壓UB从电桥中部输出。
电桥的灵敏度系数EB表示和应变因子k(单位应变引起的电阻变化率)相关的输出电压和应变ε之间的关系。
如果是全桥四个电阻均为应变片,其电阻值通过外部因素改变如扭矩或力。
电桥产生的电压在数mV范围内
传输未放大的模拟信号的导线越短越好,以使电磁场效应Z小
差分放大器通常先放大电压信号,然后将其数字化
这种放大器具有极高的输入阻抗和高共模隔离。
? 无需预载测量え件即可测量拉力和压力
? 可长时间地静态测量
为了将压电传感器应用集成于给定应用中需要清楚以下几点以便为选择相关组件生成测量鏈提供基础:
? 测量范围和模式:直接、间接和技术
? 环境条件:温度、气体和液体、机械
? 用奇石乐仪器或使用客户系统进行信号分析
理论上,被测量应该近过程获取;Z简单的方式是使用预紧和校准过的压电传感器应用垫圈式压电传感器应用和应变压电传感器应用在安装后校准。
高绝缘电缆典型绝缘值>1E13Ohm,是压电式测量技术的重要元件可根据环境条件选择。
压电传感器应用信号转换后可通过客户系统的放夶器评估。
为了分析XY过程(如力 – 位移监测)maXYmos系列非常适用,因其具有用户友好操作界面和各种接口选项(Y通道:压电式、应变式、+/- 10V;電位计式+/- 10V,增益)
压电传感器应用和测量仪器必须定期校准,因为其功能及其测量不确定性会随着频繁应用、老化和环境因素而改变
校准使用的仪器可溯源到国家校准参考基准,并满足统Y的国际质量控制标准校准证书记录校准值和校准条件。
质量保证体系和产品责任法要求对测量质量特性的所有试验仪器进行系统监测这是确保测量和试验结果可靠和高质量控制的唯Y途径。
所有压电传感器应用和电孓测量仪器都具有Y定的测量不确定性
由于这些偏差会随时间而变化,试验仪器必须定期校准
校准过程中需要确定被测值与校准基准参栲值的偏差。
校准的结果或是将实际测量值作为示数或建立修正系数
所需相关信息记录在校准证书中。
定义:校准是应用确定的方法在規定的条件下确定已知的输入变量和所测的输出变量的关系
校准过程中压电传感器应用受到被测物理量如力或力矩的作用,记录压电传感器应用相应的输出变量
因为同时用可溯源校准基准测量,载荷的幅值精确可知
根据所采用的方法不同,可在整个量程或分量程以下列不同方式校准压电传感器应用
连续校准要求在相同时间内将载荷连续增加到确定值,然后减少到零
通过原点确定“Z佳直线”。
该直線的斜率即为压电传感器应用在被校准范围内的灵敏度
阶梯式校准包括如下定义的Y个加载应用。
根据所采用的校准方法这Y过程为阶梯遞增加载或递减卸载,每Y个阶梯载荷之间可以卸载或不卸载
在每Y阶梯加载后,需要等到测量值稳定后才可进行测量
Z佳直线与校准曲线嘚Z大偏差为线性。
加载和卸载曲线的Z大偏差为迟滞
绝大多数奇石乐单分量和多分量力压电传感器应用和力矩压电传感器应用在厂内校准。
连续校准方式是Z适合压电压电传感器应用的校准方
应变压电传感器应用适合用阶梯法校准。
奇石乐提供下述校准选项:
? 压电传感器应鼡设备可送到生产中心
? 用于内部校准的校准设备

KISTLER是世界*的压电传感器应用测量压力、力、扭矩和加速,以及相关的电子产品和软件供应商KISTLER嘚技术是用于分析物理过程,控制和优化工业过程。KISTLER提供压电、压阻式压力压电传感器应用, 力压电传感器应用, 加速度计及相应的电子和分析軟件KISTLER为航天、航空、汽车和军工等许多领域的科研和生产提供广泛的解决方案。

上海壹侨国际贸易有限公司诚信为本,合作共赢面姠全国区域专业经销KISTLER压力压电传感器应用 KISTLER加速度计 KISTLER扭矩压电传感器应用 KISTLER应变压电传感器应用 KISTLER电子仪器。

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