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為您的應(yīng)變片應(yīng)用找到正確的連接電纜

2022-03-23 14:52:35·  來源：HBM測(cè)試與測(cè)量  
　
用于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)/耐久性測(cè)試的箔式應(yīng)變片連接電纜市場(chǎng)上有許多可用于應(yīng)變片連接的電纜。測(cè)量的成功取決于正確的連接電纜。它們不僅要將測(cè)量信號(hào)從傳感器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)
用于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)/耐久性測(cè)試的箔式應(yīng)變片連接電纜
市場(chǎng)上有許多可用于應(yīng)變片連接的電纜。測(cè)量的成功取決于正確的連接電纜。它們不僅要將測(cè)量信號(hào)從傳感器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而且在使用過程中還要能夠屏蔽外界干擾并具有一定的抗壓力。
理想情況下，電纜不應(yīng)影響應(yīng)變測(cè)量。然而，實(shí)際上電纜可能會(huì)對(duì)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生影響。電纜的影響需要將其最小化到可接受的水平。
在為您的應(yīng)用選擇正確的電纜時(shí)，需要考慮以下幾點(diǎn)：
?  鍍錫絞線 主要用于應(yīng)變測(cè)量。通常采用銅作為導(dǎo)體（作為標(biāo)準(zhǔn)的原因是其具有良好的性價(jià)比）。
? 四分之一橋 應(yīng)變測(cè)量信號(hào)非常敏感： ——應(yīng)變四分之一橋的典型激勵(lì)電壓為2.5 V ——施加在應(yīng)變片上產(chǎn)生的橋路輸出電壓非常低 (100μm/m 應(yīng)變僅對(duì)應(yīng) 0.000125V，2000μm/m 應(yīng)變對(duì)應(yīng) 0.0025V)。對(duì)于典型的四分之一橋應(yīng)變測(cè)量，從下面圖表中可見一斑。
測(cè)量電壓信號(hào)需要不能受到外部信號(hào)的干擾。這也是為何要選擇正確的測(cè)量電纜的原因。



100μm/m 應(yīng)變信號(hào)的橋路輸出電壓。橋路激勵(lì)電壓（紅色）與激勵(lì)電壓（藍(lán)色）相比非常?。?/span>



1 電纜的功能

用于傳感器和放大器之間的連接
? 為應(yīng)變橋路提供激勵(lì)電壓
? 將測(cè)量信號(hào)從傳感器發(fā)送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
? 抵御抗外部信號(hào)的干擾



2 對(duì)測(cè)量電纜的干擾和影響因素



3 應(yīng)變電纜的要求概覽
? 低電阻（通常）和低電容
? 良好的絕緣性
? 優(yōu)異的機(jī)械保護(hù)能力
? 良好的靈活性
? 適宜的工作溫度范圍以及對(duì)溫度變化不靈敏
? 良好的可焊性
? 良好的安全性（阻燃等）
? 結(jié)實(shí)，良好的機(jī)械性
? 對(duì)不同介質(zhì)（水、油、溶劑等）的耐用性
4 環(huán)境對(duì)電纜的要求
涂層和電纜絕緣層是工作溫度范圍的關(guān)鍵。下圖顯示了電纜的典型溫度范圍，通常取決于其涂層。
? 對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，PVC絕緣電纜是合適的；它們提供了極好的性價(jià)比（工作溫度高達(dá)80°C）
? 對(duì)于較高溫度，TPE電纜是一個(gè)不錯(cuò)的選擇（高達(dá)150°C）
? 對(duì)于更高的溫度，我們建議使用PFA電纜（最高250°C）或聚酰亞胺涂層電纜（>300°C）
? 在低溫下，標(biāo)準(zhǔn)電纜會(huì)變脆。當(dāng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。在這種情況下，建議使用帶 PTFE、PI 或玻璃纖維護(hù)套電纜。
環(huán)境對(duì)電纜有更多的其他要求，如耐不同液體和易燃性。下表概述了典型的電纜護(hù)套/絕緣材料及其溫度范圍：



5 導(dǎo)線直徑：
? 導(dǎo)線的直徑對(duì)電阻有很大的影響，應(yīng)變橋路激勵(lì)電壓會(huì)產(chǎn)生電流，使導(dǎo)體發(fā)熱。直徑越小，電阻越大，導(dǎo)線上的溫度就會(huì)越高。
? 為了盡量減少誤差，應(yīng)使用盡大可能的導(dǎo)線直徑，以盡量減少導(dǎo)線電阻和對(duì)電纜的熱影響。
? 在某些應(yīng)用中，為了減少慣性/重量或允許較小的彎曲半徑，則需要使用細(xì)電纜。
? 較長(zhǎng)的傳感器電纜通常需要更大的導(dǎo)線直徑。
? 應(yīng)變片連接處應(yīng)使用小直徑導(dǎo)線，以減少焊料和應(yīng)變片上的寄生應(yīng)力，但必須考慮到這些細(xì)導(dǎo)線影響橋路的穩(wěn)定性和靈敏度。
? 測(cè)量電纜與應(yīng)變片連接導(dǎo)線之間可用焊接端子進(jìn)行連接。此方法可將直徑較小直徑的電纜過渡到直徑較大的電纜。
HBM 專利四線技術(shù)連接的應(yīng)變片：



應(yīng)變片導(dǎo)線處理技巧：
1 從連接到應(yīng)變片導(dǎo)線上剝?nèi)?毫米的絕緣層。
2 用焊料在導(dǎo)線端鍍錫。



3 修整鍍錫導(dǎo)線，使其在焊接后不會(huì)延伸到應(yīng)變片基底（1-3mm，取決于應(yīng)變片的幾何尺寸）。



6 導(dǎo)線數(shù)量
  • 單線：應(yīng)變片和焊接端子之間的連接


  • 3-/4線：用于四分之一橋（僅顯示4線）或全橋


  • 5線：半橋應(yīng)用


  • 6線：全橋應(yīng)用



7 電纜長(zhǎng)度
  • 在應(yīng)變片測(cè)量中，電纜長(zhǎng)度從幾厘米到幾百米不等。
  • 用絞合和屏蔽電纜將電磁干擾降至最低。
屏蔽測(cè)量電纜
  • 一般情況下，保持盡可能短的長(zhǎng)度，以盡量減少熱干擾和電磁干擾。
  • 對(duì)于長(zhǎng)距離，選擇較大的導(dǎo)線直徑，電阻越低，影響越小。
  • 如果用高頻和直流傳輸信號(hào)，建議使用低電容電纜。
8 惡劣條件下應(yīng)變片電纜保護(hù)
  • 電線和保護(hù)涂層之間的防潮連接。因此，需要使覆蓋劑與連接電纜材料表面之間的最大粘合。
  • 含氟聚合物電纜應(yīng)事先蝕刻，以便適當(dāng)密封測(cè)量電纜
  • 建議在水下應(yīng)用時(shí)使用帶阻水帶的專用電纜（請(qǐng)聯(lián)系HBM服務(wù)團(tuán)隊(duì)）
  • 確保電纜保護(hù)劑的最小長(zhǎng)度以最大限度地延長(zhǎng)蠕變距離并確保關(guān)鍵點(diǎn)密封。





9 高動(dòng)態(tài)測(cè)量
  • 對(duì)于高動(dòng)態(tài)測(cè)量，應(yīng)使用跨接導(dǎo)線。跨接線由柔性絕緣材料包圍的細(xì)絞線組成。
  • 實(shí)心電線只能用于靜態(tài)測(cè)試



10 結(jié)論
  • 導(dǎo)線直徑盡可能大
  • 使用低電阻低電容電纜
  • 盡可能減少電纜長(zhǎng)度
  • 應(yīng)變片連接使用最小直徑導(dǎo)線
  • 根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景選擇正確的電纜
  • 使用柔性電纜
  • 使用帶屏蔽層的電纜
  • 確保屏蔽層正確接地
  • 確保測(cè)量信號(hào)鏈的法拉第籠
  • 布線規(guī)范
  • 使用絞線
  • 不得在靠近測(cè)量電纜敷設(shè)電源電纜（電源線與測(cè)量信號(hào)線90°交叉）
  • 去除噪聲源
  • 使用載頻放大器
  • 使用正確的濾波器
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