การเลือกมาตรวัดความเครียดสำหรับการผลิตทรานสดิวเซอร์นั้นเกี่ยวข้องกับการพิจารณาข้อกำหนดทางเทคนิคสภาพแวดล้อมและปัจจัยเฉพาะแอปพลิเคชันอย่างรอบคอบ นี่คือวิธีการที่มีโครงสร้าง:
1. ข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน
ประเภทการวัด: ตรวจสอบว่าการวัดแรงแบบคงที่\/ไดนามิกความดันแรงบิดการเร่งความเร็ว ฯลฯ
ความต้องการความไว: ความไวที่สูงขึ้น (เช่นมาตรวัดเซมิคอนดักเตอร์) สำหรับสายพันธุ์ขนาดเล็ก ลวด\/ฟอยล์สำหรับช่วงที่กว้างขึ้น
การตอบสนองความถี่: แอปพลิเคชันแบบไดนามิกต้องใช้มาตรวัดที่มีแบนด์วิดท์สูง (เช่น piezoresistive สำหรับการสั่นสะเทือนความถี่สูง)
ชีวิตที่เหนื่อยล้า: สำหรับการโหลดแบบวัฏจักรให้ใช้มาตรวัดที่ทนต่อความเหนื่อยล้า (เช่นโลหะผสมคอนสแตนตันหรือกรรม)
2. ประเภทมาตรวัดความเครียด
เครื่องวัดฟอยล์: พบมากที่สุด; ทนทานติดตั้งง่ายเหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่นคงที่\/ความถี่ต่ำ
มาตรวัดลวด: ความอดทนอุณหภูมิสูง แต่บอบบาง; เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
เซมิคอนดักเตอร์ (piezoresistive): ไวมากและกะทัดรัด แต่ไวต่ออุณหภูมิและมีแนวโน้มที่จะมีเสียงรบกวน
3. คุณสมบัติของวัสดุ
ปัจจัยมาตรวัด (GF): อัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่อความเครียด GF ที่สูงขึ้นเพิ่มความไว (เช่น 2–5 สำหรับโลหะ, 100+ สำหรับเซมิคอนดักเตอร์)
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ: จับคู่การขยายตัวทางความร้อนของมาตรวัดกับสารตั้งต้น (เช่นมาตรวัดการชดเชยตนเองสำหรับ± 0. 1% สายพันธุ์\/ องศา)
แรงดันไฟฟ้า: โดยทั่วไป 5–10 V DC แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะช่วยเพิ่มสัญญาณ แต่หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป
4. ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม
อุณหภูมิ: ใช้มาตรวัดที่ชดเชยอุณหภูมิหรือการจัดเตรียมสะพาน Wheatstone พิจารณาเอาต์พุตความร้อน
ความชื้น\/การสัมผัสทางเคมี: เลือกใช้การเคลือบป้องกัน (เช่นอีพ็อกซี่, โพลีอิมด์) สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
การสั่นสะเทือน\/ช็อต: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการก่อสร้างที่แข็งแกร่ง (เช่นฟอยล์เกจที่มีกาวที่แข็งแกร่ง)
5. การกำหนดค่าบริดจ์
สะพานไตรมาส: ง่าย แต่ไวน้อยกว่า; ต้องใช้ตัวต้านทานภายนอก
สะพานครึ่ง: ใช้มาตรวัดสองตัว (Active + Dummy) เพื่อการชดเชยอุณหภูมิที่ดีขึ้น
สะพานเต็ม: ความไวและความมั่นคงสูงสุด; เหมาะอย่างยิ่งสำหรับทรานสดิวเซอร์ (เช่นโหลดเซลล์)
6. ขนาดและการติดตั้ง
ขนาดของมาตรวัด: จับคู่ความยาวของมาตรวัด (เช่น 1 มม. สำหรับพื้นที่ขนาดเล็ก) และความกว้างของกริดกับภูมิภาคสายพันธุ์
ติดกาว: ใช้กาวรักษาที่อุณหภูมิสูง (เช่น M-Bond 610) สำหรับพันธะที่เชื่อถือได้ การเตรียมพื้นผิว (การทำความสะอาดการขัด) เป็นสิ่งสำคัญ
7. การปรับอากาศ
การขยาย: แอมพลิฟายเออร์เครื่องมือที่มีอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปสูง (CMRR)
การกรองเสียงรบกวน: ตัวกรองต่ำผ่านเพื่อกำจัดเสียงรบกวนความถี่สูง
การสอบเทียบ: การสอบเทียบปกติกับมาตรฐานที่รู้จักเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำ
8. ค่าใช้จ่ายและความพร้อมใช้งาน
สมดุลประสิทธิภาพด้วยงบประมาณ มาตรวัดฟอยล์ (เช่น Vishay, HBM) มีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ เซมิคอนดักเตอร์เหมาะกับความต้องการความไวสูง
9. ผู้ผลิตและมาตรฐาน
แบรนด์ที่มีชื่อเสียง:HBM, Vishay,เซ็นเซอร์ด้านบน
การปฏิบัติตาม: ตรวจสอบมาตรฐาน ISO\/IEC สำหรับการรับรองมาตรวิทยาหรือการรับรองเฉพาะอุตสาหกรรม
ตัวอย่างเวิร์กโฟลว์:
กำหนดปริมาณทางกายภาพ (เช่นแรงบิดในเพลา)
คำนวณช่วงความเครียดที่คาดหวัง (ε=Δl\/l)
เลือกประเภทมาตรวัด (ฟอยล์สำหรับแรงบิดคงที่เซมิคอนดักเตอร์สำหรับไดนามิก)
เลือกวิธีการชดเชยอุณหภูมิ (มาตรวัดหรือสะพานชดเชยตนเอง)
การออกแบบสะพานวีทสโตน (สะพานเต็มสำหรับเซลล์โหลด)
การทดสอบภายใต้เงื่อนไขและการปรับเทียบในโลกแห่งความเป็นจริง
ด้วยการจัดการกับปัจจัยเหล่านี้อย่างเป็นระบบคุณสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของทรานสดิวเซอร์ความน่าเชื่อถือและอายุยืน
