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壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用

壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英

（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，

壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)*消失（這個(gè)高溫就是所謂的

“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐

漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能

在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)

高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT 、

鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力

作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，

所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用

的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度

傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別

是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力

的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮在膛中擊發(fā)的一瞬

間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的

壓力。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感

器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛

供應(yīng)德國(guó)HBM傳感器B35系列

B35/250lbs   B35/500lbs  B35/1klbs   B35/2klbs     

B35/2.5klbs    B35/3klbs   B35/4klbs    B35/5klbs

MB35C3-0.22T，MB35C3-0.55T，MB35C3-1.1T，MB35C3-1.76T,，MB35C3-2.2T，MB35C3-4.4T 

德國(guó)HBM S型傳感器S40A系列  

S40A/50KG       S40A/100KG         S40A/200KG       S40A/500KG

S40A/1t         S40A/2t            S40A/3t          S40A/5t 

S40AC3/50KG     S40AC3/100KG       S40AC3/200KG     S40AC3/500KG

S40AC3/1t       S40AC3/2t          S40AC3/3t        S40AC3/5t 

1-S40A/50KG-1      1-S40A/100KG-1     1-S40A/200KG-1     1-S40A/500KG1-1

1-S40A/1t-1        1-S40A/2t-1        1-S40A/3t-1        1-S40A/5t-1

1-S40AC3/50KG-1    1-S40AC3/100KG-1   1-S40AC3/200KG-1   1-S40AC3/500KG-1

1-S40AC3/1t-1      1-S40AC3/2t-1      1-S40AC3/3t-1      1-S40AC3/5t-1

稱重傳感器故障常用檢測(cè)方法
     當(dāng)計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)故障現(xiàn)象后，我們可通過(guò)觀察和儀表測(cè)量等方法，確定儀表*和秤體處于完好狀態(tài)后，可做偏載測(cè)試以初步判斷哪只傳感器存在故障。
     對(duì)傳感器好壞的檢測(cè)，我主要可以借助萬(wàn)用表其性能、技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，與生產(chǎn)廠家使用說(shuō)明書提供及平時(shí)檢修總結(jié)出來(lái)的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而找出發(fā)生故障的傳感器，具體的檢測(cè)方法有：
    1、阻抗判斷法：切斷工作電源，逐個(gè)將傳感器的輸出、輸入線拆開(kāi)，若用萬(wàn)用表測(cè)量輸出、輸入阻抗和信號(hào)電纜各芯與屏蔽層的絕緣性能（測(cè)量電阻值）下降，即可判斷出該只傳感器有故障。

注：電阻值根據(jù)具體的傳感器大小可能不同；如果根據(jù)以上的測(cè)量方法得出的電阻大小不等，傳感器多半損壞，應(yīng)更換。

2、輸出信號(hào)判斷法：

有時(shí)傳感器損壞，但阻抗并沒(méi)有很大變化，果采用阻抗法無(wú)法檢測(cè)出傳感器的好壞，可采用此法作進(jìn)一步地檢測(cè)。給儀表送電后，逐個(gè)將傳感器的輸出線拆掉，需要注意的是在拆線過(guò)程中要特別小心操作以防觸電，且不可將輸出線與輸入激勵(lì)線短路，在空載情況下，用萬(wàn)用表直流mV檔測(cè)其輸出線的mV值。

假定額定激勵(lì)電壓為U（V），傳感器的靈敏度為M（mV/V），傳感器載荷重量為K（kg），傳感器的額定容量為F（kg），則每只傳感器輸出電壓應(yīng)為：U×M×K/F（mV）

同一衡器同型號(hào)的傳感器在無(wú)載荷情況下其輸出mv值基本*。若超出計(jì)算值或傳感器的額定輸出且輸出不穩(wěn)定，即可判斷該只傳感器有故障。

注：公司目前使用的的傳感器靈敏度為2mV/V （稱重傳感器靈敏度用mV/V來(lái)表示，具體的含義是,當(dāng)橋路激勵(lì)電壓輸入1V時(shí)對(duì)應(yīng)滿量程時(shí)的輸出電壓值）
   
3、排除法：如上兩種方法無(wú)法檢測(cè)出故障傳感器可用此法。將所有傳感器的連線拆掉，先接入一個(gè)傳感器的信號(hào)，如秤顯示正常，可將傳感器逐并聯(lián)接入，觀察顯示情況，接入某個(gè)后顯示不穩(wěn)定，則該只為故障傳感器。也可采用在通電情況下，逐個(gè)拆下傳感器的方法，當(dāng)拆下某只傳感器、顯示正常了，那么剛拆下的那只傳感器就有故障。
四、故障原因分析
    引起傳感器故障的原因很多，歸納起來(lái)主要有：
    1、稱重傳感器本身質(zhì)量原因
    (1)密封性能差，容易受潮，致使其內(nèi)部元件性能改變。
    (2)傳感器內(nèi)部應(yīng)變計(jì)補(bǔ)償元件及接線端子質(zhì)量上有缺陷。
    (3)電橋電路內(nèi)線路老化引起的故障。
    (4)傳感器彈性體存在質(zhì)量問(wèn)題。
    2、外界因素
    (1)安裝不符合要求，造成傳感器*受到側(cè)向力、沖擊力作用等，致使其性能發(fā)生改變。
    (2)衡器*處于超負(fù)荷運(yùn)行或?qū)ΨQ重平臺(tái)進(jìn)行過(guò)巨力撞擊，造成傳感器彈性敏感元件產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的*性變形。
    (3)安裝環(huán)境濕度大致使元件性能下降。粉塵、潮濕對(duì)傳感器易造成短路

稱重傳感器的故障現(xiàn)象
   因傳感器故障造成稱量系統(tǒng)故障的現(xiàn)象歸納起來(lái)主要表現(xiàn)為：
    1.空載或稱重過(guò)程中，顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、跳變。
    2.零位漂移。
    3.加載后無(wú)顯示。
    4.空載時(shí)顯示數(shù)據(jù)過(guò)大，稱重誤差大。
    5.稱重后稱無(wú)法回零。
    6.重復(fù)性變差、線性、靈敏度差。