HBM力傳感器的安裝要求：
HBM力傳感器已經(jīng)達(dá)到了更高的技術(shù)層次。由于具備了更高的校準(zhǔn)能力，傳感器獲得了更高的精度。一般來(lái)說(shuō)，稱(chēng)重傳感器無(wú)法在應(yīng)用中進(jìn)行標(biāo)定，而力傳感器則不然。為獲得更好，更可靠的測(cè)量結(jié)果，最重要的是在實(shí)際使用中，盡可能達(dá)到 校準(zhǔn)安裝條件，并且偏差范圍要在技術(shù)要求范圍內(nèi)。
力傳感器的 測(cè)量精度 很大程度依賴(lài)于 安裝條件。不正確的安裝條件將會(huì)對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)不利的影響，以及測(cè)量鏈的動(dòng)態(tài)性能以及電磁場(chǎng)的敏感性等。
1. 力方向的影響
a. 力施加方向傾斜
力傳感器的操作手冊(cè)，例如 HBM 力傳感器 C2, 需要 "…力傳感器上的力需要盡可能地施加在測(cè)量方向."
這種情況有很多原因。首先，一旦施加的力和力傳感器測(cè)量方向不一致，將導(dǎo)致測(cè)量誤差升高。力測(cè)量方向和施加的力存在一個(gè)夾角，而傳感器一般來(lái)說(shuō)是不測(cè)量側(cè)向力的。
在案例中， 測(cè)量的力, Fin, 施加在傳感器存在 角度 α。施加的力被分拆成分力 Fz 和Fx. 而真正測(cè)量出的力小于實(shí)際施加的力。等式為:
Fz = Fin ⋅ cos(α)
因此測(cè)量的結(jié)果也由于cos(α) 因子，也會(huì)變小。
此外，在這些情況下，施加的側(cè)向力，可以計(jì)算出
Fx = Fin⋅ sin(α)
從以下列出了 5 度以內(nèi)的測(cè)量誤差:
1° = 0.015 %
2° = 0.06 %
3° = 0.14 %
4° = 0.24 %
5° = 0.38 %
而現(xiàn)代的力傳感器 (S9M, S2M) 測(cè)量誤差僅有 0.02 %.
2. 側(cè)向力，彎矩和扭矩的影響
a. 側(cè)向力
側(cè)向力是 垂直于施加在測(cè)量方向 的力。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) VDI/VDE2638 中指的是加載點(diǎn)。
這些側(cè)向力一般是由于自身重量或是由于負(fù)載施加了一個(gè)角度產(chǎn)生的。并且會(huì)形成 彎矩(因?yàn)楹苌賯?cè)向力是作用在應(yīng)變片的安裝高度上的)。根據(jù)不同的側(cè)向靈敏度，一個(gè)額外的誤差會(huì)產(chǎn)生。 如果側(cè)向力為 Fz 的10%，在測(cè)量方向向一般在 Fz 的1%以下。
b. 彎矩
主要角度誤差可能會(huì)導(dǎo)致傳感器損壞。
圖中顯示了所施加的力。傳感器同樣被加載了彎矩。在傳感器水平安裝時(shí)，自身的重量和安裝附件將會(huì)產(chǎn)生彎矩，另外，偏心加載也會(huì)產(chǎn)生彎矩。
在這種情況下，扭矩 (在圖中順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ) 將減輕左側(cè)的負(fù)載，而右側(cè)的負(fù)載將增大。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型力傳感器 (C2, U2B 或 U10M) 通過(guò)分布在四周的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)彎矩進(jìn)行補(bǔ)償，因此對(duì)彎矩非常 不敏感 。力傳感器 U10M 和 U10S 采用 彎矩隊(duì)列 技術(shù)，彎矩影響僅有 0.01 %。 這個(gè)特點(diǎn)使其結(jié)合多個(gè)測(cè)量點(diǎn)是，結(jié)果總是平均值。
提醒注意的是，一個(gè)過(guò)大的彎矩?fù)p壞力傳感器。
還請(qǐng)注意的是，彎矩往往伴隨著側(cè)向力一起出現(xiàn)，會(huì)給傳感器帶來(lái)額外的負(fù)載，如下圖所示.
彎矩產(chǎn)生在左側(cè)，因?yàn)樵诎咐胸?fù)載是偏向加載的。
彎矩產(chǎn)生在左側(cè)，因?yàn)閮?nèi)部重量產(chǎn)生了杠桿。杠桿的長(zhǎng)度是重心到傳感器的距離。彎矩是產(chǎn)生的力和杠桿的乘積。另外，作用在傳感器上重力作為側(cè)向力，這兩個(gè)寄生負(fù)載都需要考慮在內(nèi)。
c. 扭矩
對(duì)于拉壓向力傳感器的內(nèi)螺紋 (S9, S2, U10) 或是 螺栓 (U15, Z4, U2B) 結(jié)構(gòu)傳感器安裝過(guò)程中，非常重要的一點(diǎn)是必須采用合適的扭矩進(jìn)行連接。請(qǐng)注意，鎖定連接將不會(huì)有扭矩傳遞給傳感器，但是不能超過(guò) 最大扭矩，因?yàn)橐坏O限值超過(guò)的話，會(huì)損壞傳感器。
工作過(guò)程中，扭矩大部分是通過(guò)傳感器的幾何體和應(yīng)變片的安裝位置來(lái)補(bǔ)償?shù)摹?br />
d. 扭矩，側(cè)向力和彎矩的交互作用
極限負(fù)載 是和傳感器的額定負(fù)載相關(guān)聯(lián)的。傳感器可能被一種寄生負(fù)載影響，也可能被多個(gè)寄生負(fù)載同時(shí)影響。如果同時(shí)作用，適用以下情況:
任何一個(gè)極限負(fù)載都會(huì)破壞傳感器
如果多個(gè)同時(shí)影響，其總和不能超出 100 %。例如 : 50 % 允許扭矩，40 % 允許彎矩加上 10 % 允許側(cè)向力。
3. 壓向力測(cè)量采用壓頭連接
壓向力傳感器在應(yīng)用中一般需要將負(fù)載加載到傳感器壓頭上。
在實(shí)際應(yīng)用中，有多種模塊加載到壓頭上，包括如下圖所示的加載頭。
加載頭一般是放置在力加載點(diǎn)上即可。必須要注意的是在傳感器和加載頭之間不能有任何多余物體。加載頭帶有旋轉(zhuǎn)軸承，可以改變角度，因此可以防止扭矩和彎矩應(yīng)用到傳感器上。
如果力傳感器在應(yīng)用中不帶有 加載頭 之類(lèi)的模塊，應(yīng)用區(qū)域必須要滿足以下要求:
HBM 推薦 硬度 至少達(dá)到 43 HRC
工作區(qū)必須帶有地基
安裝時(shí)，相配合的部件不能升起，并且傳感器不能受到影響
如果可能，相配合的部件要 能夠旋轉(zhuǎn)，以便防止扭矩和彎矩
一般來(lái)說(shuō)，力傳感器只需要放置在應(yīng)用結(jié)構(gòu)中即可。只需將力導(dǎo)入到應(yīng)用結(jié)構(gòu)中即可。水平安裝 也是可以接受的，在這種情況下，傳感器必須采用剛醒連接。
在任何情況下，傳感器的底部結(jié)構(gòu)部件只有能 微小的變形。也就是說(shuō)，應(yīng)保證 足夠的剛度。
還有需要注意的是要保持表面平坦，耐受的最大不均勻性為0.005毫米。 一個(gè)平坦的結(jié)構(gòu)表面能夠保證測(cè)量精度。
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必須比傳感器直徑大，并且需要不易變形。尤其是對(duì)于下部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)。在傳感器設(shè)計(jì)中，不考慮變形狀態(tài)，因此相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，靈敏度，線性和滯后等可能改變
Essential requirement for the contact surface of a force transducer: sufficient size, evenness and stiffness.
4. 拉壓向力測(cè)量，采用螺紋連接
對(duì)于拉向測(cè)量應(yīng)用來(lái)說(shuō)，凸接結(jié)構(gòu)顯然是不適合的。
一般來(lái)說(shuō)，拉向力傳感器的連接是通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)完成。Z4A 或 U2B, 在頂部帶有 外螺紋，底部帶有 內(nèi)螺紋。而 U10M 和 U10S 在頂部和底部都配有內(nèi)螺紋。
內(nèi)螺紋 更為緊湊。外螺紋結(jié)構(gòu)中，螺紋連接和應(yīng)變片安裝位置距離更遠(yuǎn)，對(duì)度量衡特性(如滯后)等有正面的影響。因此對(duì)于精度和重復(fù)性要求高的應(yīng)用中，應(yīng)該采用外螺紋。對(duì)于內(nèi)螺紋來(lái)說(shuō)，應(yīng)該用作非關(guān)鍵側(cè)。.
對(duì)于內(nèi)螺紋:
對(duì)于螺栓連接的力傳感器，必須通過(guò)螺母對(duì)傳感器表面施加足夠的壓力，有兩種不同的方法可以完成 :
a. 螺栓連接施加的力要大于操作時(shí)的最大力
在傳感器兩側(cè)擰緊連接部件
施加的力要超過(guò)操作時(shí)最大的力(不要超過(guò)最大極限)
擰緊螺母，防止松動(dòng)
對(duì)于所需的過(guò)載，見(jiàn)安裝手冊(cè)。
b. 采用合適的扭矩安裝
擰上連接部件
按照安裝手冊(cè)上的扭矩要求擰緊，防止螺母松動(dòng)
注意的是，所需的扭矩不能夠通過(guò)傳感器來(lái)傳遞，否則，傳感器會(huì)受到損壞
對(duì)于帶有外螺紋的傳感器:
必須要采用一個(gè)螺母固定到位。對(duì)于純靜態(tài)測(cè)量來(lái)說(shuō)，這不必要。所需扭矩見(jiàn)傳感器安裝手冊(cè)。
Z4A (右) 通過(guò)內(nèi)螺紋鎖緊, U2B (左) 采用外螺紋。
對(duì)于拉壓力測(cè)量應(yīng)用，HBM 為所有的傳感器提供 膝眼，如果安裝中使用了一個(gè) 膝眼，扭矩將不會(huì)加載到傳感器上。
如果使用兩個(gè)膝眼，彎矩將不會(huì)被施加。
U10M 標(biāo)定中采用了兩個(gè)膝眼
膝眼不適合用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。因?yàn)殡S時(shí)間推移，軸承間隙會(huì)變大導(dǎo)致測(cè)量誤差。另外，膝眼的頻率響應(yīng)最大只有10 Hz.
對(duì)于動(dòng)態(tài)測(cè)量來(lái)說(shuō)，我們推薦使用 柔性 部件。
HBM 擁有數(shù)十年的加速研發(fā)測(cè)試的產(chǎn)品和經(jīng)驗(yàn)，一直是值得您信賴(lài)的全球合作伙伴，尤其是在汽車(chē)和商用車(chē)領(lǐng)域。我們的專(zhuān)長(zhǎng)是為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供創(chuàng)新性的解決方案和所有必要的服務(wù)，滿足客戶的最高測(cè)試要求 - 在實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)場(chǎng)或測(cè)試臺(tái)。
