拉力機(jī)中核心元件有好幾種，但是最重要的還要屬傳感器，對(duì)于材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)而言，最重要的測(cè)量數(shù)據(jù)當(dāng)屬力值，而力值的直接測(cè)量元件就是力傳感器，市面上的拉力機(jī)搭配的都是最常見的應(yīng)變片式傳感器，現(xiàn)在有些高端型拉力機(jī)搭配的是數(shù)字式傳感器。那么，這兩種傳感器具體有哪些區(qū)別？
首先，應(yīng)變片式傳感器是大部分拉力機(jī)所用的傳感器，這種傳感器國(guó)內(nèi)外有很多品牌，價(jià)格從高到低也是不一而足，應(yīng)變片式傳感器應(yīng)用廣泛，其具有：價(jià)格低，較高的精度和較好的線性的特性。
應(yīng)變片式傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)
一般由敏感柵、基底、引線、蓋片等組成。敏感柵由直徑為0.01-0.05mm、高電阻系數(shù)的細(xì)絲彎曲而成柵狀，它實(shí)際上是一個(gè)電阻元件，是電阻應(yīng)變片感受構(gòu)件應(yīng)變的敏感部分。敏感柵用粘合劑將其固定在基底上。基底的作用應(yīng)保證將構(gòu)件上應(yīng)變準(zhǔn)確地傳遞到敏感柵上去。因此它必須作得很薄，一般為0.03-0.06mm，使它能與試件及敏感柵牢固地粘結(jié)在一起。另外它還應(yīng)有良好的絕緣性能、抗潮性能和耐熱性能。基底材料有紙、膠膜、玻璃纖維布等。紙具有柔軟、易于粘貼、應(yīng)變極限大和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但耐溫耐濕性差，一般工作溫度低于70℃下采用。為了提高耐濕耐久性和使用溫度，可浸以酚醛樹脂類粘合劑使用溫度可提高至180℃，且時(shí)間穩(wěn)定性好，適用于測(cè)力等傳感器使用。膠膜基底是由環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚脂樹脂和聚酰亞胺等有機(jī)粘合劑制成的薄膜，膠膜基底具有比紙更好的柔性、耐濕性和耐久性，且使用溫度可達(dá)100-300℃。玻璃纖維布能耐400-450℃高溫，多用做中溫或高溫應(yīng)變片基底。引出線的作用是將敏感柵電阻元件與測(cè)量電路相連接，一般由0.1-0.2mm低阻鍍錫銅絲制成，并與敏感柵兩輸出端相焊接。
應(yīng)變片式傳感器工作原理
在測(cè)試時(shí)，將應(yīng)變片用粘合劑牢固地粘貼在被測(cè)試件的表面上，隨著試件受力變形，應(yīng)變片的敏感柵也獲得同樣的變形，從而使其電阻隨之發(fā)生變化，而此電阻變化是與試件應(yīng)變成比例的，因此如果通過一定測(cè)量線路將這種電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流變化，然后再用顯示記錄儀表將其顯示記錄下來，就能知道被測(cè)試件應(yīng)變量的大小。
而數(shù)字傳感器是指將傳統(tǒng)的模擬式傳感器經(jīng)過加裝或改造A/D轉(zhuǎn)換模塊，使之輸出信號(hào)為數(shù)字量(或數(shù)字編碼)的傳感器，主要包括：放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、通訊接口、溫度測(cè)試電路等，在微處理器和傳感器變得越來越便宜的今天，全自動(dòng)或半自動(dòng)（通過人工指令進(jìn)行高層次操作，自動(dòng)處理低層次操作）系統(tǒng)可以包含更多智能性功能，能從其環(huán)境中獲得并處理更多不同的參數(shù)。
數(shù)字傳感器的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
1、先進(jìn)的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)和智能濾波算法，在滿量程的情況下仍可保證輸出碼的穩(wěn)定。
2、可行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，保證模塊參數(shù)不會(huì)丟失。
3、良好的電磁兼容性能。
4、傳感器的性能采用數(shù)字化誤差補(bǔ)償技術(shù)和高度集成化電子元件，用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器的線性、零點(diǎn)、溫漂、蠕變等性能參數(shù)的綜合補(bǔ)償，消除了人為因素對(duì)補(bǔ)償?shù)挠绊?，大大提高了傳感器綜合精度和可靠性。
5、傳感器的輸出一致性誤差可以達(dá)到0.02%以內(nèi)甚至更高，傳感器的特性參數(shù)可完全相同，因而具有良好的互換性。
6、采用A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號(hào)傳輸和數(shù)字濾波技術(shù)，傳感器的抗干擾能力增加，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，提高了傳感器的穩(wěn)定性。
7、數(shù)字傳感器能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并可預(yù)處理、存儲(chǔ)和記憶，具有唯一標(biāo)記，便于故障診斷。
8、傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通訊接口，可直接連入計(jì)算機(jī)，也可與標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制總線連接，方便靈活。
9, 數(shù)字傳感器是將AD，EPROM，DIE（指還未封裝的傳感器芯片，屬于裸片，大小介于cell和chip之間），封裝在一塊用PCB，金屬塊或陶瓷板上的集成。通過各種溫度，壓力點(diǎn)的校準(zhǔn)，計(jì)算出DIE的線性，再利用AD去補(bǔ)償?shù)姆椒庸ざ傻摹?/span>
兩者在應(yīng)用及前景上的區(qū)別：
如今的市場(chǎng)上，傳感器的價(jià)格越來越便宜，全自動(dòng)或半自動(dòng)（通過人工指令進(jìn)行高層次操作，自動(dòng)處理低層次操作）系統(tǒng)可以包含更多智能性功能，能從其環(huán)境中獲得并處理更多不同的參數(shù)。尤其是MEMS（微型機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)，它使數(shù)字傳感器的體積非常微小并且能耗與成本也很低。所以，未來隨著數(shù)字傳感器和處理器價(jià)格的降低，數(shù)字傳感器的優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來越大，數(shù)字傳感器的使用可以顯著地降低原材料及能耗的費(fèi)用并提高系統(tǒng)的總體性能。當(dāng)然，應(yīng)變片式傳感器也不會(huì)被完全取代，其價(jià)格低廉、品種多樣，便于選擇和大量使用，在很多領(lǐng)域并不易被快速取代。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2019-01-03 瀏覽：