一、概述
ZT-YD-3□□系列單向、雙向壓電式石英力傳感器，可廣泛應用于航天、機械、交通、建筑金屬加工和國防工業(yè)等各個領域對結構進行研究。它是一種新穎的機電換能裝置，將力轉換成電荷，電荷又通過放大器換成電壓，再送至指示或記錄存入，以備數(shù)據(jù)處理。
ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器具有靈敏度高，非線性誤差小，動態(tài)測試范圍寬，并且還具有結構堅固、剛度大，體積小，重量輕、安裝方便，使用壽命長等特點。因此非常實用于測量各種瞬時動態(tài)力。同時還可以進行十幾分鐘的準靜態(tài)力測量，而且不會因為安裝了這種傳感器而對被測物體的動、靜態(tài)特性有所影響。
ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器是利用石英晶體的壓電效應設計制造的。
二、性能指標
1、 參數(shù)說明
1.1 測量范圍：在沒有彎矩和預緊力的情況下傳感器上、下面均勻受拉或受壓力時所能測量的載荷，包括動載荷和靜載荷之和。若有預緊力時，則測量范圍要減去預緊力之數(shù)值。選用力傳感力測量范圍時，應使：
10%測量范圍≤被測量值≤測量范圍。
1.2 線性度：相對于端點的線性度：
L=ΔY/Yh×99%F·S
式中：ΔY——升回程標準曲線與平均端點直線的偏差值。
Yh——額定負荷的滿量程輸出。
2、 主要技術性能指標
型 號 項目 及指標 | ZT-YD- | ZT-YD- 302 | ZT-YD- 304 | ZT-YD- | ZT-YD- 310 | ZT-YD- 315 | ZT-YD- 331 | |||||
301 | 301A | 301B | 305 | 305A | ||||||||
測量范圍 | 拉 | 0~1000 | 0~200 | 0~2000 | 100 | |||||||
壓 | 5000 | 200 | 100 | 0~5000 | 0~5000 | 60000 | 10000 | 100000 | 0~30000 | 2000 | ||
過載能力% | 120 | |||||||||||
靈敏度PC/N | ~4 | |||||||||||
線性度%F·S |
<1% |
±2%(50N)(動態(tài)線性) | ||||||||||
遲滯%F·S | ||||||||||||
重復性%F·S | ||||||||||||
靈敏度溫度系數(shù)%/℃ |
0.02 | |||||||||||
絕緣電阻Ω | >1013 | |||||||||||
電容Pf | ~8 | ~9.8 | ~7 | ~22 | 30 | ~12 | ~9.8 | |||||
固有頻率KHz | ~70 | ~45 | ~65 | ~55 | >50 | ~55 | ~55 | |||||
精度% | 0.03 | |||||||||||
工作溫度℃ | -196 ~+200 | -20~+150 | ||||||||||
尺寸mm | ?16×8 | 22×27 | 17×22 | 32×12 | ?40×28 | 28×38 | 40(H)×19(S) | |||||
重量g | 20 | 40 | 30 | 50 | 55 | 50 | 58 | |||||
*ZT-YD-331加速度部分技術指標：
靈敏度ms-2 | 量程 ms-2 | 橫向比 % | 頻響 Hz | 絕緣電阻Ω | 電容 PF | 結構形式 | 工作溫度℃ |
~5PC | 5000 | <5 | 0.5~5000 | >1010 | 1200 | 剪切 | -20~+150 |
三、工作原理
ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的原理如圖所示，它是利用石英晶體的縱向壓電
應設計制造的。當它受外力作用時，經過傳感器膜片作用于石英晶體片，其表面即產生與被測力成正比的電荷，這就實現(xiàn)了機電轉換。其精度可達0.03%。
四、結構特征
ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的受力面，單向力傳感器設計成雙面凸出；雙向力傳感器設計成受力面一面凸出，頂部采用螺桿聯(lián)接，底面采用螺母聯(lián)接。當測試的外力均勻地作用于傳感器受力面時，力傳感器便產生電荷，該電荷的大小*正比于所施加的外力。通過連接導線連到電荷放大器，再送至指示記錄儀器中，以備數(shù)據(jù)處理。
為了使外力均勻地作用在力傳感器的受力面上，傳感器上下接觸面都經過精密研磨加工，使之平坦剛硬，以保證測量精度。
ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的外殼是經過焊接密封，絕緣件采用高絕緣性能的聚四氟乙稀。
五、使用與維護
1、 使用
1.1安裝：正確的安裝力傳感器是獲得精確測量的保證、安裝時必須特別注意使外力均勻垂直作用于力傳感器的上下表面，并力求避免和減少側向力。只有在外力達到了均勻分布時，才能充分利用整個測量范圍，否則容易因過載而引起傳感器的損壞。
力傳感器上下表面經過精密研磨，在測量過程中，剛性表面互相接觸，很小的不平度都會產生很高的局部過載，因此要求被測物的表面粗糙度不低于0.8
1.2測量：ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器可直接與電荷放大器、數(shù)字指示器、電子計算機和其它測量儀器配套使用。從力傳感器產生的電荷在電荷放大器中按比例地轉換成電壓輸出送到指示或記錄儀器中進行直接或存放，以備數(shù)據(jù)處理時用。
在傳感器的電荷放大器間一定要用高絕緣低噪音電纜線，電荷放大器和指示設備之間可用一般電纜線。
1.3、量程的選擇：ZT-YD-3□□系列單向、雙向力傳感器的測量范圍從0-99%都進行了校準，并給出了靈敏度、線性度、遲滯，重復性數(shù)據(jù)，測量時也用此范圍。若要測量更微小的變動量，至少需將力傳感器加上大于測量范圍30%的預載荷，使傳感器所受的力仍在測量范圍以內。但無論如何，動載和預載荷之和不能超過范圍。
1.4、可用的頻率范圍：
上限頻率：石英力傳感器由于有較大的剛度，因而適用于測量迅速變化的過程。雖然傳感器本身有很高的固有頻率，但在每個具體的測量系統(tǒng)中，其可以響應的頻率要由力傳感器和被測物體所組成的彈簧質量所決定。
F=1/2∏√k/M
則可測的頻率fmax≤(1/3∽1/2)f
下限頻率：實際上壓電測量系統(tǒng)是不可能任意長時間進行靜態(tài)測量的，因為絕緣電阻和電荷放大器輸入阻抗不可能無限高。進行準靜態(tài)測量所能持續(xù)的時間取決于傳感器、低噪聲連接電纜的絕緣電阻以及所使用電荷放大器的特性。
2、 維護及注意事項
為了得到滿意的測量結果，必須遵循以下注意事項：
2.1 精心使用力傳感器，保護好上下表面及原有的表面粗糙度。
2.2 只有在被測力的外力是均勻分布在整個受力面上時，才能充分利用測量范圍。
2.3 傳感器的上下接觸面在與被測物體連接時，在摩擦表面要涂一層清潔的潤滑脂。
2.4 測量時，如果有地回路干擾，或是被測物體與電荷放大器殼體不同電位，就需使傳感器與被測物絕緣。
2.5 維護好傳感器插座和電纜插頭的清潔干燥。使用時禁用手摸。拆除電纜后擰上保護螺母蓋。一旦發(fā)現(xiàn)弄臟，應根據(jù)贓污的性質選用適當?shù)娜軇?、無水乙醇等）用綢布蘸少許擦凈、烘干后再用。
2.6 貯存時置于干燥器皿中，避免贓物、油漬、潮濕等污染，以保證絕緣電阻不低于1013Ω。
2.7 在使用時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漂移，是因絕緣電阻下降所致，可將插頭座污染處用無水乙醇或擦洗烘干，待其絕緣電阻恢復到1013Ω后再使用。
六、檢定證書
傳感器出廠前由廠質檢部門逐個進行檢定，其測量范圍、工作溫度、靈敏度、線形度、遲滯、重復性、絕緣電阻、固有頻率、重量等各個數(shù)值逐項填入合格證，隨產品出廠。
七、產品的齊套性
1、 產品合格證 1份
2、 產品說明書 1份
3、 電纜線GJQ3·645·008 1根（2米）
4、 包裝盒 1只
