張力傳感器是張力控制系統中非常重要的組成部分,目前市場上的張力傳感器的種類較多,比較常用的有板簧式微位移,應變電阻片和壓磁式等,另外在原理與結構上也是千差萬別,當張力傳感器確定之后,與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。所以測量結果的成敗,在很大程度上取決于張力傳感器的選用是否正確。那么如何選購適合自己的張力傳感器呢?主要包括以下幾個方面:

張力傳感器的類型

首先就是要進行—個具體的測量工作,要考慮采用何種原理的張力傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。

因為即使是測量同一物理量,也有多種原理的張力傳感器可以使用,哪一種原理的更合適,則需要根據被測量目標的特點和張力傳感器的使用條件考慮一些具體問題:比如量程的大小,被測量位置對體積的要求,測量方式為接觸式還是非接觸式,信號的引出方法,有線或是非接觸測量,采用國產的還是進口的,還是根據特殊情況自行研制。

在考慮了上述問題之后就基本能夠確定選用何種類型的張力傳感器了,然后再去考慮其具體性能指標。

靈敏度的選擇

通常情況下,在張力傳感器的線性范圍內,希望靈敏度越高越好。因為只有在靈敏度高時,與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大,有利于信號處理。

但值得注意的是靈敏度越高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會被張力放大器放大,影響測量精度。因此這就要求張力傳感器本身應該具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。

同時靈敏度是有方向性的。當被測量目標是單向量,而且對其的方向性要求很高,就應該選擇其它的方向靈敏度較小的張力傳感器;相反的,如果被測量目標是多維向量,那就要求其交叉靈敏度越小越好。

頻率響應特性

張力傳感器的頻率響應特性決定了被測量目標的頻率范圍,所以必須在允許的頻率范圍內保持不失真的測量條件,一般情況下張力傳感器的響應總會有—些的延遲,這方面希望延遲的時間越短越好。

頻率響應越高,那么可測的信號頻率范圍就越寬,而由于受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,對于頻率低的張力傳感器可測信號的頻率就較低。

一般在動態測量中,應根據信號的特點如穩態、瞬態、隨機等,選擇合適響應特性的張力傳感器,以免產生誤差。

線性范圍

張力傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。從理論上講,在此范圍內靈敏度保持定值。線性范圍越寬,我們常說的量程就越大,并且能保證一定的測量精度。

在選擇張力傳感器時,當類型確定以后首先就要看其量程是否滿足使用要求。

但從實踐來說,任何張力傳感器都不能保證絕對的線性,其線性度也是相對而言的。當所要求測量精度比較低時,在一定的量程范圍內,可以將非線性誤差較小的張力傳感器看作是線性的,這就給我們測量上帶來很大的方便。

張力傳感器的穩定性

張力傳感器在使用一段時間后,其性能保持不變化的能力稱為穩定性。

影響這種長期穩定性的因素除了本身結構和質量外,還包括其使用環境。因此要想使張力傳感器具有良好的穩定性,其本身必須要有較強的適應環境的能力。

在選擇張力傳感器前,應對其使用環境進行調查,并根據具體的使用環境選擇合適的張力傳感器,或采取適當的措施,減小環境的影響。

穩定性也有定量的指標,一般在超過使用期后,在使用前重新進行標定,以確定張力傳感器的性能是否發生了變化。

不過在一些要求張力傳感器能夠長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的張力傳感器穩定性要求就更嚴格,必須能夠經受住長時間的考驗。

張力傳感器的精度

測量精度也是一個重要的性能指標,它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。

精度越高,其價格就越昂貴。因此一般選擇張力傳感器的精度只要其滿足整個測量系統的精度要求就可以了,不必選得過高而造成浪費。這樣就可以在滿足同一測量目的的很多張力傳感器中選擇比較便宜和適合的。

如果測量目的是定性分析的,選用重復精度高的張力傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的張力傳感器。

此外由于種種條件的限制,對某些特殊的使用場合,無法挑選到合適的張力傳感器,那么就需要自行設計和制造適合自己的張力傳感器來滿足使用要求。