模擬量信號輸出的SICK傳感器電纜適合長度

　　模擬量信號輸出的SICK傳感器電纜適合長度

　　SICK傳感器模擬電壓信號(0…10V，-10…+ 10V等)： 通常，我們建議將模擬電壓信號的電纜長度限制為30米內(nèi)。如果考慮并解決了上述因素，則可以(通常)使用長度超過30米的電纜，但安全的選擇是保持在30米以下。

　　模擬電流信號(0-20mA，4-20 mA)： 與模擬電壓接口相比，具有模擬電流接口的典型工業(yè)位移傳感器可以連接更長的電纜長度。再次概括一下，模擬電流信號可以接受最長150米的電纜長度。

　　以上兩項建議均假定使用正確端接的屏蔽電纜。還假定電纜不在高能交流電源附近布線，即使是屏蔽電纜也幾乎無法提供保護。

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　　如果需要更長的電纜長度，或者如果應用在電氣上“干擾"，那么選擇是考慮具有數(shù)字接口的傳感器。幸運的是，有越來越多的線性位移傳感器使用高度抗干擾的數(shù)字接口。

　　SICK傳感器最近出現(xiàn)了一個有關模擬量輸出位移傳感器的最大推薦電纜長度的問題。即使數(shù)字接口越來越流行，帶有模擬接口(0-10V，4-20 mA等)的傳感器仍然代表了工業(yè)應用中絕大多數(shù)的線性位移傳感器。

　　關于模擬量傳感器的最大電纜長度的問題經(jīng)常出現(xiàn)。一般來說，問題在于，即使是良好的導體，也對電流(信號)具有一定的阻力。如果導體(電纜)的電阻足夠高，則傳感器的信號可能會降級到精度受到影響的點，甚至降至無法使用的點。不幸的是，沒有一個準確且具體的答案。諸如線徑，是否屏蔽電纜，電纜在何處以及如何布設，附近還有其他類型的設備以及其他因素等變量都需要考慮。關于所有這些變量的討論都可以寫成一本書，但是我們可以提出一些一般性建議：

　　1．SICK傳感器中，應變式力傳感器應用最為廣泛。它能應用于從極小到很大的動、靜態(tài)力的測量，且測量精度高，其使用量約占力傳感器總量的90％左右。

　　應變式力傳感器的工作原理與應變式壓力傳感器基本相同，它也是由彈性敏感元件和貼在其上的應變片組成。應變式力傳感器首先把被測力轉(zhuǎn)變成彈性元件的應變，再利用電阻應變效應測出應變，從而間接地測出力的大小。彈性元件的結(jié)構形式有柱形、筒形、環(huán)形、梁形、輪輻形、s形等。

　　應變片的布置和接橋方式，對于提高傳感器的靈敏度和消除有害因素的影響有很大關系。根據(jù)電橋的加減特性和彈性元件的受力性質(zhì)，在貼片位置許可的情況下，可貼4或8片應變片，其位置應是彈性元件應變最大的地方。

　　SICK傳感器通常都做成圓柱形和方柱形，用于測量較大的力。最大量程可達10MN。在載荷較小時（1～100kN），為便于粘貼應變片和減小由于載荷偏心或側(cè)向分力引起的彎曲影響，同時為了提高靈敏度，多采用空心柱體。四個應變片粘貼的位置和方向應保證其中兩片感受縱向應變，另外兩片感受橫向應變（因為縱向應變與橫向應變是互為反向變化的）。

　　在實際測量中，被測力不可能正好沿著柱體的軸線作用，而總是與軸線成一微小的角度或微小的偏心，這就使得彈性柱體除了受縱向力作用外，還受到橫向力和彎矩的作用，從而影響測量精度。

　　簡單的SICK傳感器元件是根據(jù)正應力與載荷成正比的關系來測量的，它們存在著一些不易克服的缺點。為了進一步提高力傳感器性能和測量精度，要求力傳感器有抗偏心、抗側(cè)向力和抗過載能力。20世紀70年代開始已成功地研制出切應力傳感器。圖2是較常用的輪輻式切應力傳感器的結(jié)構簡圖。

　　輪輻式力傳感器由輪圈、輪轱、輻條和應變片組成。輻條成對且對稱地連接輪圈和輪轱，當外力作用在輪轱上端面和輪轱下端面時，矩形輻條就產(chǎn)生平行四邊形變形，如圖2（b）所示，形成與外力成正比的切應變。此切應變能引起與中性軸成450方向的相互垂直的兩個正負正應力，即由切應力引起的拉應力和壓應力，通過測量拉應力或壓應力值就可知切應力值的大小。因此，在輪輻式傳感器中，把應變片貼到與切應力成450的位置上，使它感受的仍是拉伸和壓縮應變，但該應變不是由彎距產(chǎn)生的，而主要是由剪切力產(chǎn)生的，此即這類傳感器的基本工作原理。這類傳感器的優(yōu)點是抗過載能力強，能承受幾倍于額定量程的過載。此外，其抗偏心、抗側(cè)向力的能力也較強，精度在0.1％之內(nèi)。