為何極高精度力傳感器能夠開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域？

高精密力傳感器能夠?yàn)槟_辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，來自HBM的 C10壓向力傳感器，可承受極高過載的同時(shí)，絲毫不影響測(cè)量的精確度。另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：面對(duì)多種不同的測(cè)量任務(wù)更具靈活性。這表明，高精度力傳感器不僅是技術(shù)上的杰作，并且還具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。能夠更加清楚得辨別錯(cuò)誤的來源。

高精度力傳感器的的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)代力傳感器達(dá)到了極高精度水平, 溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響非常小。所謂的TC0，即溫度對(duì)C10零點(diǎn)的影響最大僅為0.075%/10K，線性和相對(duì)可逆性誤差也極低。

測(cè)量鏈可承受高負(fù)載 能防止傳感器損壞。另外，C10力傳感器即使在20%量程范圍內(nèi)，也具有足夠高的精度，獲取可靠的測(cè)量結(jié)果。

基于以上描述，傳感器的應(yīng)用范圍也得到擴(kuò)展: 也就是在不改變傳感器的情況下，執(zhí)行不同的測(cè)量任務(wù)，減少時(shí)間和費(fèi)用。因?yàn)椴恍枰獙?duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行更改，減少了傳感器類型的多樣性。

誤差的可能來源

了解力測(cè)量誤差的可能來源非常重要?；趹?yīng)變的力傳感器可能誤差主要來自以下兩個(gè)方面：
和負(fù)載無關(guān)的誤差: 特定的輸出信號(hào)錯(cuò)誤，但和加載力的大小無關(guān)
和實(shí)際值相關(guān)的誤差: 是指和加載的力相關(guān)，并和力測(cè)量值呈比例

溫度對(duì)零點(diǎn)的影響 是一個(gè)和負(fù)載無關(guān)的誤差: 其輸出一個(gè)特定值，這個(gè)值和加載的力大小無關(guān)。由于這個(gè)特定值不變，因此，當(dāng)加載力較?。ɡ鐑H為 20% 額定量程），溫度對(duì)零點(diǎn)的影響 (TKZero) 產(chǎn)生的輸出信號(hào)就會(huì)顯得特別大。

例如，使用傳統(tǒng)技術(shù)的力傳感器的額定量程100 kN；我們假設(shè)TC0為0.5%。這意味著10K的溫度變化產(chǎn)生測(cè)量不確定性為額定量程的0.5%，數(shù)值為0.5 kN。如果施加的負(fù)載僅為20千牛，測(cè)量不確定度仍然是500N。由于力值較小，測(cè)量不確定度誤差將為2.5%。讓我們來看看使用C10時(shí)的情況，同樣是100 kN額定量程。其TC0的規(guī)定值僅為0.075%。因此，測(cè)量誤差75N，當(dāng)負(fù)載為20kN時(shí)，C10 TC0誤差從2.5%下降到了0.375%。

除TC0外，線性誤差也與額定量程有關(guān)。因此，C10傳感器的測(cè)量誤差大幅減小。相對(duì)于實(shí)際值的誤差包括靈敏度（TCS）的溫度依賴性、蠕變，校準(zhǔn)公差等。當(dāng)評(píng)估一個(gè)誤差時(shí)，單個(gè)誤差將會(huì)導(dǎo)致整體誤差呈幾何級(jí)增加，也就是說，只有誤差最大的參數(shù)得到改善，才能顯著提高測(cè)量精度。在許多情況下，TC0、線性和滯后是最重要的。而這些誤差（如上所述）與額定量程有關(guān)，因此對(duì)這些參數(shù)的任何改進(jìn)都將特別有效。

C10 測(cè)量誤差大幅降低
HBM對(duì)C10進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，大幅降低了和滿量程有關(guān)的測(cè)量誤差。包括溫度對(duì)傳感器的影響，線性和滯后誤差等。

線性誤差 (in ppm)


滯后 (in ppm)


蠕變 (30 分鐘) in ppm


這些改進(jìn)帶來的實(shí)際影響

圖1 通過技術(shù)改進(jìn)增加了傳感器的測(cè)量范圍

圖中顯示了一個(gè)典型的測(cè)量任務(wù)：
測(cè)量時(shí)間：30 分鐘
溫度變化：10°C
傳感器：C10/25KN
傳感器加載到額定量程
該圖顯示了測(cè)量不確定度的函數(shù)。產(chǎn)品的重新設(shè)計(jì)產(chǎn)生了顯著的積極影響，在相同的測(cè)量不確定度情況下，可用測(cè)量范圍顯著增加。


圖2 高精度和低精度力測(cè)量系統(tǒng)的監(jiān)控過程

圖2顯示力測(cè)量過程：用于質(zhì)量控制的力測(cè)量被顯示在X 軸。Y 軸顯示生產(chǎn)的數(shù)量。按照高斯鐘形曲線法生產(chǎn)部件的散射分布。 綠線表示允許誤差，力測(cè)量鏈的不確定性可以從左右兩側(cè)的紅色部分看出。為了評(píng)估監(jiān)控過程，必須估算測(cè)量精度。在評(píng)估過程中，只有在測(cè)量容差范圍內(nèi)，才能被測(cè)定為OK (在圖中表示為藍(lán)色線)?？梢苑浅Ｈ菀卓闯觯莶畈糠?jǐn)?shù)量增加時(shí)，測(cè)量精度也隨之增加。被拒收的產(chǎn)品數(shù)量也和力測(cè)量鏈精度有關(guān)。

現(xiàn)代力傳感器，例如C10, S2M, S9M, 和 U10M都具有極高的精度。以上都考慮到了影響測(cè)量不確定性的因素。另外，當(dāng)只加載部分額定量程時(shí)，能夠顯著增加抗過載能力。這樣也增加了可靠性。綜上所述，可以看出，高精度傳感器能增加測(cè)量范圍，或是增加測(cè)量范圍的百分比。

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