拉力传感器怎么用？在材料测试中的正确使用方法

拉力传感器在材料测试中通过机械力与电信号转换实现精准测量，需重点关注安装校准、环境控制及连接稳定性。正确使用需遵循“力线重合”“水平校准”“密封防护”等核心原则，避免过载、偏心负荷及强电磁干扰，以保障测量精度与设备寿命。

一、安装：从“力线重合”到“水平校准”的细节把控

1. 加载装置设计：力线与轴线的“完美重合”

传感器安装时，需确保加载力的作用线与传感器受力轴线完全重合。若存在倾斜或偏心负荷，传感器弹性体将承受额外剪切力，导致输出信号包含误差分量。例如，在拉伸试验中，若夹具未对齐，传感器可能同时测量轴向拉力与横向扭矩，使测试结果偏离真实值。

解决方案：通过三维坐标仪校准夹具位置，或使用带自定心功能的试验机夹头，确保试样轴线与传感器中心线偏差小于特定角度阈值。

2. 水平校准：单传感器与多传感器的差异化调整

单传感器场景：需使用水平仪调整底座安装面，直至气泡居中。若底座倾斜，传感器弹性体将承受重力分力，导致零点漂移。例如，倾斜特定角度可能引入特定比例的附加拉力误差。

多传感器协同场景：当使用双传感器测量双向拉力时，需保证两传感器底座安装面处于同一水平面。若高度差过大，试样可能因自重产生弯曲，导致两传感器受力不均。

实践技巧：在传感器底座与试验台之间垫入薄金属片，通过千分表监测水平度，调整至误差小于特定值。

二、校准：从“空载基准”到“比例修正”的标准化流程

1. 空载基准建立：消除初始误差

校准前需记录传感器空载输出值，作为后续计算的零点参考。若空载值偏离理论值，可能由传感器弹性体残余应力或电路噪声引起。

操作要点：将传感器置于无负荷环境，静置特定时间后记录输出信号，重复多次取平均值以降低随机误差。

2. 载荷比例计算：线性关系的精准拟合

通过施加已知载荷，记录传感器输出信号，计算载荷与电信号的比例系数。例如，施加特定标准力时，若传感器输出特定毫伏信号，则比例系数为特定值。

校准工具：使用标准砝码或液压加载装置，确保施加载荷的精度高于传感器量程。

三、环境控制：从“密封防护”到“电磁屏蔽”的全方位保障

1. 密封防护：防止环境侵蚀

传感器外壳、保护盖板及引线接头均需密封处理，避免水分、灰尘或化学腐蚀剂进入内部。例如，在潮湿环境中，水分可能导致应变片脱胶，使传感器失效。

防护措施：安装前在传感器外表面涂抹防锈油脂，使用防护罩隔离试验环境中的腐蚀性气体。

2. 电磁屏蔽：消除信号干扰

传感器电缆需远离强动力电源线或脉冲波发生设备。若无法避免，需将电缆穿入铁管或使用屏蔽双绞线，以降低电磁感应噪声。

案例：在电机试验台附近使用传感器时，若未屏蔽电缆，电机启动产生的脉冲电压可能使传感器输出波动超过特定比例。

四、连接与维护：从“电缆处理”到“过载保护”的长期稳定性管理

1. 电缆处理：避免信号衰减

传感器电缆不宜自行加长，若需延长，应在接头处锡焊并加防潮密封胶。焊接不良可能导致接触电阻变化，引入测量误差。

操作规范：使用特定功率电烙铁，焊接时间控制在特定秒数内，避免高温损伤电缆绝缘层。

2. 过载保护：防止永久损伤

传感器虽具备短期过载能力，但超量程使用可能导致弹性体塑性变形。例如，超过量程的拉力可能使应变片断裂，使传感器报废。

保护策略：在试验机中设置软件限位，当载荷接近量程时自动停止加载。

总结：拉力传感器使用的“三大核心原则”

拉力传感器在材料测试中的正确使用，需遵循以下原则：

力学对齐：确保加载力线与传感器轴线重合，消除偏心误差；

环境隔离：通过密封、屏蔽与温湿度控制，降低外部干扰；

标准化操作：从校准到维护，全程遵循规范流程，保障数据可靠性。

掌握这些要点，可显著提升材料测试的精度与效率。

问答列表

Q1：拉力传感器安装时倾斜一定角度，对测量结果有何影响？

A1：倾斜会导致传感器承受额外剪切力，使输出信号包含误差分量，测量值可能偏离真实值。

Q2：传感器电缆加长时，为何需锡焊并加密封胶？

A2：锡焊可降低接触电阻，密封胶可防止水分侵入，避免因焊接不良或受潮导致信号衰减。

Q3：材料测试中，传感器过载会引发什么后果？

A3：短期过载可能导致弹性体塑性变形，使应变片断裂，传感器永久失效。

Q4：强电磁环境对传感器有何影响？如何解决？

A4：电磁干扰会使传感器输出波动，需通过穿铁管或使用屏蔽电缆隔离信号线。

Q5：传感器空载值偏离理论值，可能由哪些原因引起？

A5：可能由弹性体残余应力、电路噪声或温度漂移导致，需重新校准或检查环境条件。