測(cè)沖擊、抓動(dòng)態(tài)？鐘工帶你解鎖壓電力傳感器的正確姿勢(shì)

測(cè)沖擊、抓動(dòng)態(tài)？鐘工帶你解鎖壓電力傳感器的正確姿勢(shì)

嘿，各位好，我是力準(zhǔn)的傳感器工程師鐘工。今天由我來(lái)給大家嘮嘮咱們新推的這一批壓電力傳感器。我就從實(shí)際干活兒的角度，說(shuō)說(shuō)這幾個(gè)“小家伙”到底能幫你解決啥問(wèn)題，該怎么選。

先說(shuō)原理：為啥壓電力傳感器適合測(cè)“動(dòng)”的力？

簡(jiǎn)單說(shuō)，就像你用手指快速戳一下壓電陶瓷（比如打火機(jī)里那個(gè)“點(diǎn)火頭”），它會(huì)“啪”一下冒出個(gè)電火花。咱們的傳感器核心就是用了類似的材料（高級(jí)的石英晶體），你給它一個(gè)快速變化的力，它立馬就輸出一個(gè)成比例的電信號(hào)。

它最大的優(yōu)點(diǎn)就仨：

1. 硬：自身剛度極高，幾乎不變形，你測(cè)多大力，它幾乎不“退讓”，所以測(cè)出來(lái)的力非常真實(shí)，不受傳感器本身變形影響。
2. 快：響應(yīng)速度是微秒（μs）級(jí)的，你錘子砸下去那一瞬間的力，它都能清晰捕捉到，沒(méi)有延遲。普通應(yīng)變式傳感器在這點(diǎn)上跟它沒(méi)法比。
3. 穩(wěn)：從零下40度到150度都能正常干活兒，車間里、試驗(yàn)臺(tái)上各種環(huán)境都扛得住。

所以，只要是快速變化的、沖擊的、振動(dòng)的力，比如沖壓、撞擊、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震、材料測(cè)試機(jī)快速加載，選壓電式的就對(duì)了。

再來(lái)看看這幾款型號(hào)，我給大家劃劃重點(diǎn)：

1. LF-YD-D26-H13-60 和 LF-YD-D30-H10-60
這倆是咱們的“主力軍”，量程都是0-60kN，測(cè)大一點(diǎn)的沖擊力很拿手。比如：

• D26 諧振頻率到55kHz，特別“靈敏”，適合測(cè)高頻振動(dòng)或者特別短暫的沖擊信號(hào)。殼體是不銹鋼的，重34克，中間有個(gè)φ8.2的光孔，拿根螺栓穿過(guò)去就能固定，裝起來(lái)特別利索。
• D30 頻率是45kHz，也夠用。它的電容更大一點(diǎn)（40pF），在某些長(zhǎng)電纜傳輸時(shí)信號(hào)衰減會(huì)稍好一丟丟。這倆怎么選？如果你測(cè)的力變化頻率特別高，或者安裝空間要求特別緊湊，優(yōu)先D26；如果是一般的沖擊測(cè)量，兩者都行，看哪個(gè)方便。

2. LF-YD-C01-5
這是我們這系列的“小精靈”。量程只有5kN，但你別小看它。諧振頻率高達(dá)70kHz，是所有型號(hào)里最快的，專為超高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量設(shè)計(jì)。重量才11克，比一個(gè)鑰匙扣還輕，用膠水或者個(gè)小夾具就能固定。非常適合集成到小型設(shè)備、精密裝配工具或者空間極其有限的實(shí)驗(yàn)裝置里，去測(cè)那些細(xì)微的、快速的力。

3. LF-YD-C02-10
這是個(gè)“特長(zhǎng)生”，專門測(cè)拉力和壓力，量程是±10kN。注意它的靈敏度是-3.0pC/N，負(fù)號(hào)代表拉和壓的輸出信號(hào)極性是反的，方便區(qū)分方向。它底部有兩個(gè)M12的螺紋孔，像個(gè)小板凳一樣坐著安裝，非常穩(wěn)固。比如你想測(cè)一個(gè)零件在裝配時(shí)既受推又受拉的力，或者監(jiān)測(cè)一個(gè)螺栓的預(yù)緊力變化，用它就特別合適。

4. LF-YD-D22-H10-35
這是個(gè)“均衡型”選手，35kN的量程適中。它的電容值（25.5pF）在搭配不同長(zhǎng)度的電纜時(shí)，對(duì)信號(hào)的影響比較折中，通用性很好。如果你第一次嘗試用壓電力傳感器，做35kN以內(nèi)的通用動(dòng)態(tài)力測(cè)試，選它不容易出錯(cuò)。

工程師的真心提示（選型與使用）：

• 量程不是越大越好：選比你最大預(yù)估力大20%-50%的最合適。量程太大，小力測(cè)不準(zhǔn)；量程太小，容易過(guò)載。咱們的產(chǎn)品都有120%的安全過(guò)載，但也別硬扛。
• 關(guān)注“諧振頻率”：你要測(cè)的力的變化頻率，最好遠(yuǎn)低于傳感器諧振頻率的1/5。比如你測(cè)的沖擊力主要成分在10kHz以下，那選45kHz或55kHz的都綽綽有余。
• 安裝是門學(xué)問(wèn)：一定要裝得緊、貼得平！傳感器和被測(cè)面之間要清理干凈，用螺絲狠狠擰緊，或者用高強(qiáng)度膠粘牢。安裝剛度直接決定你能不能測(cè)到真實(shí)的高頻信號(hào)。我們配的安裝面都是精心加工的，為的就是這個(gè)。
• 別忘了配套的“電荷放大器”：壓電傳感器輸出的是微弱的電荷信號(hào)，必須接一個(gè)專用的電荷放大器（也叫適調(diào)儀），才能轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)給采集卡或PLC。這是必須的搭檔，選購(gòu)時(shí)一定記著。
• 靜態(tài)力也能測(cè)，但有講究：由于壓電材料有微弱的電荷泄漏，它不適合測(cè)長(zhǎng)時(shí)間保持完全不變的靜態(tài)力（比如一個(gè)重物一直壓著）。但它非常適合測(cè)“準(zhǔn)靜態(tài)”力，也就是變化很慢但仍在變化的力，或者短期保持的力。我們產(chǎn)品“靜態(tài)校準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)”的特點(diǎn)，就是指這個(gè)。

它們都在哪里發(fā)光發(fā)熱？

我舉幾個(gè)我接觸過(guò)的實(shí)際例子：

• 汽車行業(yè)：用D26測(cè)安全帶卷收器的瞬間鎖止沖擊力；用C01-5集成到機(jī)器人末端，監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擰緊螺絲的微小過(guò)程力。
• 材料實(shí)驗(yàn)室：用C02-10安裝在材料試驗(yàn)機(jī)上，做材料的拉-壓疲勞測(cè)試。
• 工業(yè)生產(chǎn)線：用D30監(jiān)控沖壓機(jī)每一次沖壓的峰值力，防止模具過(guò)載或產(chǎn)品缺陷。
• 高校科研：用C01-5貼在結(jié)構(gòu)件上，研究其受撞擊時(shí)的力傳遞特性。

希望我這么一說(shuō)，大家能對(duì)咱們這個(gè)新產(chǎn)品系列有個(gè)更實(shí)在的印象。說(shuō)到底，傳感器就是個(gè)工具，選對(duì)了工具，活才干得漂亮。

如果你在選型或者實(shí)際使用中遇到任何具體問(wèn)題，隨時(shí)來(lái)找我們技術(shù)團(tuán)隊(duì)聊。咱們一起，把“力”測(cè)準(zhǔn)、用好！

鐘工 | 力準(zhǔn)傳感技術(shù)部
干了十幾年傳感器，就愛(ài)解決各種測(cè)不“準(zhǔn)”的難題。