如何为应变传感器选择合适的电缆?
连接基于应变传感器到放大器的信号电缆必须满足多种不同的要求。测量的成功与基于力的操作设备可靠性一样,也取决于电缆的选择。因此,在规划设置时,不仅要考虑选择哪种传感器,还需要考虑使用哪种电缆。
测量引线和标准电源电缆之间有什么区别?
为了回答这个问题,我们需要从考虑应变传感器输出电压的数量级开始。应变传感器的输出信号以mV/V为单位。HBM提供的力传感器,根据其设计,在加载额定力时,可提供0.5 mV/V至4 mV/V的输出信号。
例如,当施加250 000 N的力时,U10F/250KN的输出信号为2 mV/V。力传感器通常在5 V的激励电压下工作。这意味着在额定量程下,可获得10 mV的输出电压,现代放大器可轻松将信号解析为500000多个数字。数字对应于0.02µV或0.5 N的电压变化。挑战在于将这种变化从传感器传输到测量放大器,而不会损失或受到干扰。因此,信号电缆必须满足以下要求:
高效屏蔽,即使在EMC环境中也能保证安全
低电容和低线路电阻,否则将在电缆中创建RC元素,这可能会在快速测量过程中导致相移和振幅误差,并充当不需要的滤波器
导线的电容对称性(每对导线需要具有相同的电容),以避免在使用载波频率测量放大器时产生不必要的影响
高几何对称性,以补偿电磁和电容影响
每根应变信号电缆由四(或六)根独立导线组成(见图)。电缆导线之间的电容取决于电缆的设计和长度。理想情况下,所有电容都相同且尽可能低。电线颜色符合HBK标准。蓝色和黑色为应变电路提供激励电压;测量信号为红色和白色导线。我们通常建议使用应变计测量的专业电缆。
为什么有不同类型的电缆?
上述方面仅涵盖信号电缆的部分要求,以纯粹以计量为先决条件。在实践中,需要许多附加功能,例如适用于拖链、提高耐温性或特别高的测量精度。任何电缆都不能同时满足所有这些要求。因此,HBK的力传感器标准附件提供了三种类型的电缆,可满足各种要求。
131型电缆直径小于4 mm,非常适合在恶劣环境中使用,包括拖链。从机械角度来看,它的小直径有很大的优势,但它确实会产生更高的电容和电阻。因此,不建议将此电缆与高载波频率(4.8 kHz)和长线路测量结合使用。此外,仅当电缆较短(小于10 m)时,才建议在快速测量中使用。当需要测量非常小的分力时,也可以使用131型电缆。
139 B型电缆的外径为7.5毫米。除了对所有信号电缆导线屏蔽外,各对电缆也被屏蔽,即连接力传感器输出至测量放大器的两根导线、承载激励电压的两根导线和感应线。这确保激励电流不会影响测量信号线。该电缆具有非常低的电容,也适用于高载波频率和非常长的线路长度(≥ 100米)。是参考范围内高精度测量的******。另一方面,它非常坚硬,弯曲半径很大。因此,139B型电缆不适用于经常移动的应用,也不适用于拖链。
157型电缆是前面提到的两者之间的折衷,具有低电容、低线路电阻,并且比双屏蔽电缆硬度低。此外,它们还可用于更高温度下的测量。
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