拉力感測器

拉力感測器是一種將物理信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置，其用途之一是製成鉤秤以取代桿枰。實際的工作環境對於正確選用拉力感測器至關重要，它不僅關係到拉力感測器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，甚至整個衡器的可靠性和安全性。

拉力感測器基於這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

考慮到使用地點的策略加速度和空氣浮力對轉換的影響，拉力感測器的性能指標主要包括有線性誤差、滯后誤差、重複性誤差、蠕變、零點溫度特性和靈敏度溫度特性等。

拉力感測器的優點是精度高，測量範圍廣，壽命長，結構簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易於實現小型化、整體化和品種多樣化等。它的缺點是對於大應變有較大的非線性、輸出信號較弱，但可採取一定的補償措施。因此它廣泛應用於自動測試和控制技術中。

建築行業：拉力感測器，集電動機，減速機和鋼絲繩捲筒等一體的小型起重設備，大多數還帶有行走小車，配合單梁橋式或門式起重機，組成一個完整的起重機械。它是工礦企業，倉儲碼頭等場所必備的起重設備。由於起重機在使用的過程中需要起吊不同噸位的重物，因此就需要配備一套拉力感測器系統對起吊重物進行實時監控，以便當前工作狀況做出判斷，做出相應的聲光指示如正常起重狀態，滿載狀態，超載狀態等等。

運動器材：運動器材中拉力機採用機電一體化設計，主要由拉力感測器、變送器、微處理器、負荷驅動機構、計算機及彩色噴墨印表機構成。高精度電子調速電動機可設置無級試驗速度。各集成構件間均採用插接方式聯接。落地式機型，造型塗裝均充分考慮了現代工業設計，人體工程學之相關原則。計算機顯示器全程顯示試驗過程、曲線，微機自動傳輸試驗設置與試驗數據。用戶可按各自要求修改試驗報告，輸出標準報告。通過對成組試驗曲線的迭加分析，可準確掌握質量調控參數。多方式的數據查詢功能，可使管理者清晰把握質量控制發展變化趨勢。特別設計的軟體功能更能使試驗者定量掌握試驗材料應用過程中關鍵點的狀態參數，準確進行工藝調整與生產控制。

根據不同拉力的力度和大小設計出外觀不同的拉力感測器，有S型拉力感測器、板環拉力感測器等等。S型拉力感測器是力學感測器中最為常見的一種感測器，大部分是用於測量固體間的拉力和壓力，通常也被人們也稱之為拉壓力感測器，因為它的外形像S形狀，所以習慣上也稱S型拉力感測器，它的優點是安裝容易，使用方便，適用於吊秤，配料秤，機改秤等電子測力系統。板環拉力感測器同樣是外形的緣故而得名，而它的優點是更加適合大量程，惡劣條件下工作，頻響特性好，很多被應用在建材、水泥、化工，起重、起吊行業。

額定載荷5，10，20，30，100，200，300，500kg，1，2，3，5，10，15，20t。

精度等級C2

絕緣電阻(MΩ)≥5000(100VDC)

綜合誤差(%F.S)0.03

激勵電壓(V)9～12(DC)

靈敏度(mV/V)2.0±0.02

溫度補償範圍(℃)-10～+40

非線性(%F.S)0.03

使用溫度範圍(℃)-35～+65

滯后(%F.S)0.03

零點溫度影響(%F.S/10℃)0.03

重複性(%F.S)0.01

靈敏度溫度影響(%F.S/10℃)0.03

蠕變(%F.S/30min)0.02

安全過載範圍(%F.S)150

零點輸出(%F.S)±1

極限過載範圍(%F.S)200

輸入阻抗(Ω)700±7

防護等級IP65

輸出阻抗(Ω)700±7電纜線四芯屏蔽電纜3m

接線方法輸入(電源)+：紅色；輸入(電源)-：黑色；輸出(信號)+：綠色；輸出(信號)-：白色

它使用兩個拉力傳遞部分傳力，在其結構中含有力敏器件和兩個拉力傳遞部分，在力敏器件中含有壓電片、壓電片墊片，後者含有基板部分和邊緣傳力部分，其特徵是使兩個拉力傳遞部分的兩端分別固定在一起，用兩端之間的橫向作用面將力敏器件夾緊，壓電片墊片在一側壓在壓電片的中心區域，基板部分位於壓電片另一側與邊緣傳力部分之間並緊貼壓電片。

首先確定顯示器上感測器器介面的電源正、電源負、反饋正、反饋負、信號正、信號負，如果是6線制傳器，測出感測器電阻最小的兩組線分別是電源正、反饋正；電源負、反饋負，接到顯示器后對感測器載入，測量另外兩根線的電壓值(毫伏)正接顯示器信號正，負接顯示器信號負；如果是四線值，需要將顯示器的電源正與反饋正短接、電源負與反饋負短接，用萬用表測量感測器四根線，其中電阻值最大的兩根是電源，另外兩根是信號。根據感測器的產地，可以用引線的色判斷，國內生產廠家一般是紅為電源正，黑為電源負，綠為信號正，白為信號負；歐美生產的感測器一般綠為電源正，黑為電源負，白為信號正，紅為信號負。

優點

精度高，測量範圍廣，壽命長，結構簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易於實現小型化、整體化和品種多樣化等。

缺點

對於大應變有較大的非線性、輸出信號較弱，但可採取一定的補償措施。

安裝使用時注意事項

1、拉力感測器要輕拿輕放，尤其對於用合金鋁材料作為彈性體的小容量感測器，任何振動造成的衝擊或者跌落，都很有可能造成很大的輸出誤差。

2、設計載入裝置及安裝時應保證載入力的作用線與拉力感測器受力軸線重合，使傾斜負荷和偏心負荷的影響減至最小。

3、在水平調整方面。如果使用的是單隻拉力感測器的話，其底座的安裝平面要使用水平儀調整直到水平；如果是多個感測器同時測量的情況，那麼它們底座的安裝面要盡量保持在一個水平面上，這樣做的目的主要是為了保證每個感測器所承受的力量基本一致。

4、按照其說明中拉力感測器的量程選定來確定所用感測器的額定載荷。

5、感測器的底座安裝面應儘可能的平整和清潔，沒有任何油污或者膠膜等存在。安裝底座本身應具備足夠的強度和剛性，通常要求高於感測器本身的強度和剛度。

6、感測器外殼、保護蓋板、引線接頭均經密封處理，用戶不準打開。

7、為防止化學腐蝕。安裝時宜用凡士林塗抹拉力感測器外表面。應避免陽光直曬和環境溫度劇變的場台使用

8、在無法避免時應加裝防護或緩解裝置。

9、為防止大電流直接竄過感測器本體而損壞感測器禁止在感測器安裝後進行電焊作業，在萬不得已時應

10、在拉力感測器載入裝置兩端加接銅編織線做的旁路器。

11、電纜線不宜自行加長，在確實需加長時應在接頭處錫焊，並加防潮密封膠。

12、在拉力感測器周圍最好採用一些擋板把感測器罩起來。這樣做的目的可防止雜物掉進感測器的運動部分，影響其測量精度。

13、感測器的電纜線應遠離強動力電源線或有脈衝波的場所，無法避競時應把拉力感測器的電纜線單獨穿入鐵管內，並盡量縮短連接距離。

14、按其說明中的拉力感測器量程選定來確定所用感測器的額定載荷，拉力感測器雖然本身具備一定的過載能力，但在安裝和使用過程中應盡量避免此種情況。有時短時間的超載，也可能會造成感測器永久損壞。

15、在高度精度使用場合，應使拉力感測器和儀錶在預熱30分鐘后使用。

16、感測器應放在乾燥通風無腐蝕性氣體的室內。

拉力感測器應用於電動葫蘆對起吊重物進行實時監控

電動葫蘆是集電動機，減速機和鋼絲繩捲筒為一體的小型起重設備，大多數還帶有行走小車，配合單梁橋式或門式起重機，組成一個完整的起重機械。電動葫蘆是工礦企業，倉儲碼頭等場所必備的起重設備。

分體式電動葫蘆超載限制器一般使用軸銷式拉力感測器、S型拉力感測器或者板環式拉力感測器，根據電動葫蘆的結構，選擇便於的拉力感測器類型。具體選擇的時候，還需要了解電動葫蘆的載荷、鋼絲繩倍率、鋼絲繩直徑以及可供電源等數據，與相應感測器的參數比較，以便於在購買超載限制器后可投入正常使用，適用於環鏈式電動葫蘆。

一體式電動葫蘆超載限制器感測器與顯示儀錶捆綁在一起，主要使用的感測器是旁壓感測器。選擇感測器的時候同樣需要關注電動葫蘆的載荷、鋼絲繩倍率、鋼絲繩直徑以及可供電源等因素，其綜合誤差一般在±0.02%F.S。一體式電動葫蘆超載限制器的優點在於安裝方便，價格較低，適用於鋼絲繩式電動葫蘆。