石英力传感器及其应用的提问与回答

第二部分: 石英力传感器的安装与校准

2 Q: 对于力环的预紧来讲，为什么要用配套传感器提供的铍铜螺柱，而不用普通的钢制螺柱？
   A: 在PCB^®公司力环是通过铍铜合金螺柱进行校准的。螺柱的材料具有弹性，仅损失外加负载的5%。钢制螺柱刚度更大，会引起外加负载50%的损失。由于钢制螺柱具有更刚性的同向加载路径，与铍铜合金螺柱相比，会导致传感器灵敏度下降。推荐使用PCB^® 提供的螺柱，或者将您想要使用的螺柱与传感器一起进行校准，这样才能保证得到的数据有效。

3 Q: 为什么随着力环再提供给您一个耐磨垫圈？
   A: 耐磨垫圈会保护传感器表面，避免预紧过程中产生的剪切负载。其典型应用是力传感器安装在制动器轴上时，在施加预紧力顶板旋转时，垫圈可以保护传感器。

4 Q: 为什么在两个平面之间安装石英力传感器的时候，两个表面平行很重要？
   A: 这样可以保证传感器和接触面对齐，避免边缘载荷和弯矩，实现更好的动态测量。同时也可以避免对传感器石英敏感元件的内部损坏，如下图 为错误的安装示例。

5 Q: 为什么在石英力传感器安装的时候要避免偏心和边缘载荷的发生？
   A: 偏心和边缘载荷会导致传感器一侧受压，另一侧受拉。最终结果可能是传感器无输出或者非线性输出。边缘载荷引起的极限情况是传感器损坏。

6 Q: 冲击力传感器(200C)与通用型力传感器(208C)有什么区别?
   A: 冲击力传感器具有专门设计的冲击帽，来保证冲击载荷均匀的传递到力传感器上，从它产生更好的测量结果，避免损坏传感器。

7 Q: 为什么有些力传感器的冲击帽为弧形的冲击面，而有些为平面的？(比如208系列的弧形冲击帽084A03 VS 084M02冲击帽)?
   A: 如果安装装置的啮合面不平行，此弧形冲击帽会均匀的将力分散到敏感元件区域。

8 Q: 石英力传感器如何校准？用到的参考标准是什么？
   A: 压电石英力传感器特有的准静态特性使得可以对它进行静态校准。校准时需要遵循两个规则：
       a.  力传感器的放电时间常数(DTC)至少达到50秒, 或者是电荷型传感器。
       b. 信号适调仪必须为DC耦合。
       已知的力作用在串联的被测传感器和参考传感器上，被测传感器的输出电压或电荷值，除以参考传感器输出的力，即为力传感器的灵敏度（mV/lb或pC/lb）。
       PCB^®使用的现行标准是一个自有的高精度的应变载荷传感器。现行标准NIST可溯源，并且校准方法符合 ISO 17025。 原标准定期送到NIST 进行校准。

9 Q: 什么是石英力传感器能测量的最小力?
   A: 分辨率由传感器内部的ICP^®电路的电子噪声水平决定。它代表了传感器可测到的最小的宽带信号。ICP^®传感器的分辨率在参数指标中体现。电荷型力传感器没有标注分辨率指标，这是因为分辨率是一个电气的特性，而电荷型传感器内部无电子电路。电荷型传感器的分辨率由外部电荷放大器的噪声指标，量程和电缆电容决定。ICP^® 传感器的分辨率比电荷型传感器要好的多，这是因为内置的ICP^® 电路减少了外部不需要的噪声干扰。最佳的方法就是分辨率定为指标中分辨率的5倍，以便保证采集到本底噪声或者传感器分辨率以上的数据。
 
10 Q: 什么是压电式力传感器的精度?
     A: 精度的概念一般与应变式载荷传感器技术相关联，但是经常有客户问PCB^® 石英力传感器的精度是多少。PCB^® 的指标为线性度。
     线性度一般代表一条过零点的最佳拟合直线(BSL) 。过零点的BSL的斜率 定义为传感器的灵敏度。校准证书中规定的线性度为每个测量点的灵敏度与这个灵敏度线的偏差。传感器输出的线性度相对于BSL的最大偏离量是变化的。线性度的典型指标为 < +/- 1%(FSO)。
     其他误差也是存在的，但没有校准。其中一个是灵敏度的温度系数，定义为温度每度的变化对应传感器灵敏度变化的百分比。100 °F 温度变化将会改变1%的输出 (如：18 pC/lb 灵敏度变化了0.18 pC/lb)。由于电荷型力传感器没有内置电路，所以比ICP^® 的温度系数小。

相关内容：

第一部分：如何挑选石英力传感器

第三部分：ICP^®力传感器及放电时间常数（DTC)

第四部分：信号适调仪