模擬量信號(hào)輸出的SICK傳感器電纜適合長度

　　SICK傳感器模擬電壓信號(hào)(0…10V，-10…+ 10V等)： 通常，我們建議將模擬電壓信號(hào)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(hào)(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(hào)可以接受最長150米的電纜長度。

　　以上兩項(xiàng)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(hù)。

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　　如果需要更長的電纜長度，或者如果應(yīng)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(yùn)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(gè)有關(guān)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(yīng)用中絕大多數(shù)的線性位移傳感器。

　　關(guān)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(dǎo)體，也對(duì)電流(信號(hào))具有一定的阻力。如果導(dǎo)體(電纜)的電阻足夠高，則傳感器的信號(hào)可能會(huì)降級(jí)到精度受到影響的點(diǎn)，甚至降至無法使用的點(diǎn)。不幸的是，沒有一個(gè)準(zhǔn)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(shè)，附近還有其他類型的設(shè)備以及其他因素等變量都需要考慮。關(guān)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(yīng)變式力傳感器應(yīng)用最為廣泛。它能應(yīng)用于從極小到很大的動(dòng)、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(yīng)變式力傳感器的工作原理與應(yīng)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(yīng)變片組成。應(yīng)變式力傳感器首先把被測力轉(zhuǎn)變成彈性元件的應(yīng)變，再利用電阻應(yīng)變效應(yīng)測出應(yīng)變，從而間接地測出力的大小。彈性元件的結(jié)構(gòu)形式有柱形、筒形、環(huán)形、梁形、輪輻形、s形等。

　　應(yīng)變片的布置和接橋方式，對(duì)于提高傳感器的靈敏度和消除有害因素的影響有很大關(guān)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(yīng)變片，其位置應(yīng)是彈性元件應(yīng)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(dá)10MN。在載荷較小時(shí)（1～100kN），為便于粘貼應(yīng)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(shí)為了提高靈敏度，多采用空心柱體。四個(gè)應(yīng)變片粘貼的位置和方向應(yīng)保證其中兩片感受縱向應(yīng)變，另外兩片感受橫向應(yīng)變（因?yàn)榭v向應(yīng)變與橫向應(yīng)變是互為反向變化的）。

　　在實(shí)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(yīng)力與載荷成正比的關(guān)系來測量的，它們存在著一些不易克服的缺點(diǎn)。為了進(jìn)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(jì)70年代開始已成功地研制出切應(yīng)力傳感器。圖2是較常用的輪輻式切應(yīng)力傳感器的結(jié)構(gòu)簡圖。

　　輪輻式力傳感器由輪圈、輪轱、輻條和應(yīng)變片組成。輻條成對(duì)且對(duì)稱地連接輪圈和輪轱，當(dāng)外力作用在輪轱上端面和輪轱下端面時(shí)，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(yīng)變。此切應(yīng)變能引起與中性軸成450方向的相互垂直的兩個(gè)正負(fù)正應(yīng)力，即由切應(yīng)力引起的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，通過測量拉應(yīng)力或壓應(yīng)力值就可知切應(yīng)力值的大小。因此，在輪輻式傳感器中，把應(yīng)變片貼到與切應(yīng)力成450的位置上，使它感受的仍是拉伸和壓縮應(yīng)變，但該應(yīng)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(diǎn)是抗過載能力強(qiáng)，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(qiáng)，精度在0.1％之內(nèi)。