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基于应变计的传感器和放大器的选择和校准

星星科技指导员 来源:DATAQ仪器公司 作者:DATAQ仪器公司 2022-12-05 15:44 次阅读

在选择基于应变计的传感器/放大器组合来采集力、负载、压力或扭矩等数据时,需要牢记几个重要的考虑因素。除了测量范围外,还必须考虑传感器和放大器的灵敏度以及所需的激励(电源)电压。

一旦您选择了合适的传感器/放大器组合并启动并运行了DATAQ Instruments数据采集系统,您将需要显示和获取有意义的单位(lbs,psi等)。这是使用WinDaq数据采集软件内置的校准功能实现的。

本应用笔记旨在为您提供必要的知识,帮助您选择合适的应变计传感器/放大器组合,并获取准确、有意义的数据。

灵敏度(表压系数)

灵敏度,有时称为表压系数,用于确定连接指定电源(激励)电压并施加物理量的传感器的输出电压。将激励电压乘以灵敏度得到传感器的满量程输出(图 1)。

poYBAGONoWWAAB2oAAAM8tE6ggY439.gif

图1- 施加10V激励,灵敏度为3mV/V

传感器的最大满量程输出为 30mV (10V * 3mV/V)。

瞬时输出电压与施加的物理量成正比。以0-100 psi压力传感器为例,它需要10V的激励,灵敏度为2mV/V。施加 100 psi 时,传感器将输出 20mV(满量程输出),施加 50 psi 时,传感器将输出 10mV(满量程输出的一半)。

测量范围

与基于应变计的传感器一样,放大器也有灵敏度规格。理想情况下,传感器和放大器将具有相同的灵敏度,使您能够利用传感器的整个测量范围(图2)。

poYBAGONoWuAfE8UAAAQfYmjKII826.gif

图2-计算灵敏度比(R),R =传感器灵敏度/放大器灵敏度= 3/3 = 1。

将探头的满量程测量范围除以R,10,000 psi / 1 = 10,000 psi。

由于传感器和放大器具有相同的灵敏度,因此放大器能够放大传感器的整个测量范围(10,000 psi)。

如果换能器的灵敏度高于放大器,则换能器将未得到充分利用,灵敏度比将>1(图3)。

pYYBAGONoXCAA0QiAAAQhUQYWmY339.gif

图3-计算灵敏度比(R),R =传感器灵敏度/放大器灵敏度= 3 / 2 = 1.5。

将传感器的满量程测量范围除以 R,10,000 psi / 1.5 = 6666.67 psi。

由于传感器具有更高的灵敏度,放大器无法放大传感器的整个范围(10,000 psi),从而将满量程测量范围限制在6666.67 psi。

同样重要的是要记住,虽然制造商可能会在目录中将传感器的灵敏度列为2mV/V,但实际灵敏度将在规格表中列为2.09mV/V或2.14mV/V。为了确保最准确的测量,在校准过程中必须考虑这些轻微的偏移(见下表1)。为了确保传感器/放大器组合能够容纳您尝试获取的全部数据范围,可能需要增大传感器的尺寸(例如,如果您要测量0-120 psi,请选择具有0-150 psi满量程测量范围的传感器)。

如上所示,在选择基于非放大应变计的传感器时,请务必密切注意灵敏度。基于应变计的传感器具有 2mV/V 或 3mV/V 灵敏度,非常适合 DATAQ 仪器应变计放大器(DI-8B38-05、DI-8B38-02)。

校准

使用表 1 中概述的三个简单步骤计算满量程和基线值以输入WinDaq。

表1
定义 应用示例1 应用示例2
ST = 传感器灵敏度 ST = 2mV/V ST = 2.14mV/V
SM = 放大器灵敏度 SM = 3mV/V SM= 3mV/V
FT = 满量程传感器 FT = 100 磅/平方英寸 FT = 30,000 磅
程序
1. 确定 R (ST/SM) R = 2/3 = 0.667 R = 2.14/3.00 = 0.7133
2. 确定 +满量程 = (FT/R) +满量程 = (100/0.667) = 150 psi +满量程 = (30,000/0.7133) = 42,058 磅
3. 确定基线校准值。 即使在静止时,换能器也可能输出很小的电压。 静止时没有负载,将低校准设置为 0。

计算满量程和基线值后,使用WinDaq数据采集软件中内置的“欧盟设置”功能来显示有意义的工程单位。

使用应用示例1(表1):

在传感器未施加压力的情况下,从“编辑”下拉菜单中选择“工程单位设置”

保持较低电平,伏特不变,并在低电平,欧盟框中输入 0(零)

在“上层,伏特”框中输入 5,在“上层,欧盟”框中输入 150

将欧盟标签更改为“psi”

点击“确定”

poYBAGONoXKADddWAAA_3O8bE5M574.jpg

WinDaq 现在已扩展到显示工程单位 (psi)。

结论

要使用基于应变计的传感器/放大器组合显示和获取准确、有意义的数据,必须密切注意传感器和放大器的灵敏度以及所需的电源(激励)电压。

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