一、前期基礎(chǔ)需求梳理
在開展傳感器選型工作前,首先要全面梳理現(xiàn)場使用場景、測量目標與運行條件,這是保障選型匹配、設(shè)備長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。首先需要明確具體測量類型,共和傳感器品類豐富,可實現(xiàn)壓縮載荷、拉伸拉力、多維受力、螺栓軸力、壓力、應(yīng)變、加速度、扭矩等多種物理量檢測,不同測量需求對應(yīng)專屬產(chǎn)品系列,不可跨品類混用。如果現(xiàn)場以靜態(tài)壓力、工件抗壓檢測為主,優(yōu)先選擇壓縮型負荷傳感器;針對線纜、卷材、牽引設(shè)備的張力監(jiān)測,則選用拉伸型傳感器;設(shè)備存在多方向同時受力的情況,就要搭配多維力傳感器;針對機械設(shè)備螺栓緊固力、軋機壓力監(jiān)測,墊圈式傳感器是最優(yōu)選擇。
其次要精準核算實際載荷范圍,合理選擇傳感器量程。常規(guī)使用場景下,建議將日常工作載荷控制在傳感器額定量程的百分之三十至百分之八十之間,這一區(qū)間內(nèi)傳感器線性度、測量精度表現(xiàn)最佳。若工作載荷長期低于量程三成,傳感器靈敏度會大幅下降,微小受力變化無法被精準捕捉;如果長期接近或超過滿量程運行,傳感器內(nèi)部彈性體容易出現(xiàn)疲勞、蠕變甚至永久形變,直接造成設(shè)備報廢。對于生產(chǎn)現(xiàn)場存在瞬時沖擊載荷、突發(fā)壓力峰值的工況,還需要額外預(yù)留安全余量,選擇量程更大的型號,抵御短時過載帶來的損傷。同時還要區(qū)分載荷運行狀態(tài),靜態(tài)持續(xù)受力、緩慢變化的動態(tài)載荷,可選用通用標準款;高頻往復(fù)沖擊載荷,必須挑選抗疲勞、抗沖擊性能強化的專用型號。
另外需要確認載荷作用方向與受力形式,明確設(shè)備僅存在單一軸向受力,還是偏心受力、側(cè)向受力、扭力并存。純軸向受力可選用標準圓柱式傳感器;現(xiàn)場難以保證絕對垂直受力、容易出現(xiàn)輕微偏載的工況,優(yōu)先配備自帶調(diào)心結(jié)構(gòu)、球面承壓設(shè)計的產(chǎn)品,降低偏載對測量精度的影響。
二、根據(jù)使用溫度環(huán)境選型
溫度是影響傳感器測量精度、使用壽命的核心因素,共和針對不同溫區(qū)打造了對應(yīng)系列產(chǎn)品,需嚴格按照現(xiàn)場溫度劃分品類。
常規(guī)常溫工況,環(huán)境溫度穩(wěn)定在零下二十?dāng)z氏度至八十?dāng)z氏度之間,這是工業(yè)車間、普通實驗室、常規(guī)自動化設(shè)備最普遍的環(huán)境,直接選用通用標準系列傳感器即可。該類產(chǎn)品性價比高,溫漂系數(shù)低,無需額外隔熱、降溫配件,適配絕大多數(shù)室內(nèi)常溫測力場景,涵蓋標準壓縮傳感器、普通應(yīng)變片、常規(guī)壓力傳感器等全品類基礎(chǔ)款。
高溫作業(yè)環(huán)境,分為中高溫與持續(xù)高溫兩類,熱處理設(shè)備、工業(yè)加熱爐、熱壓成型設(shè)備、高溫材料試驗臺等場景,環(huán)境溫度普遍超過八十?dāng)z氏度,此時必須選用 LC-FH 等高溫專用負荷傳感器。該系列產(chǎn)品從彈性體材質(zhì)、應(yīng)變元件、粘結(jié)材料到內(nèi)部電路,均做耐高溫強化處理,部分型號可在一百五十?dāng)z氏度環(huán)境下無外部冷卻連續(xù)工作,搭配多層隔熱、密封結(jié)構(gòu),能夠阻隔高溫傳導(dǎo),抑制高溫環(huán)境下的零點漂移與阻值異常。需要注意的是,高溫環(huán)境下嚴禁使用常溫傳感器,高溫會快速造成應(yīng)變片脫膠、線路絕緣層老化、彈性體性能衰減,引發(fā)數(shù)據(jù)跳變、設(shè)備故障。
低溫工況主要應(yīng)用于液氮試驗、低溫材料檢測、冷鏈設(shè)備測力等場景,環(huán)境溫度可低至零下一百九十六攝氏度,這類場景要選用 LT-FL 低溫專用拉伸傳感器。低溫環(huán)境會讓普通金屬材質(zhì)變硬、脆性增加,常規(guī)傳感器容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂、元件失靈,低溫專用款采用耐低溫合金與特種電子元件,在極低溫環(huán)境下依舊可以保持穩(wěn)定的彈性與電氣性能,保障測量工作正常進行。
同時還要留意現(xiàn)場溫度變化幅度,冷熱交替頻繁、溫度波動大的工況,除了選用對應(yīng)溫區(qū)產(chǎn)品,還需要重點關(guān)注產(chǎn)品的溫度補償能力,優(yōu)先選擇內(nèi)置高精度溫度補償電路的型號,抵消溫度波動帶來的測量誤差。
三、根據(jù)現(xiàn)場介質(zhì)與防護等級選型
不同生產(chǎn)環(huán)境存在粉塵、水汽、酸堿腐蝕、油煙、鹽霧等不同介質(zhì),結(jié)合介質(zhì)類型選擇對應(yīng)防護等級與材質(zhì)的傳感器,能有效延長設(shè)備使用壽命。
干燥無塵的普通車間、密閉實驗室,環(huán)境介質(zhì)簡單,選用基礎(chǔ)密封款、普通碳鋼或常規(guī)合金材質(zhì)傳感器即可,基礎(chǔ)密封結(jié)構(gòu)足以阻擋少量浮塵侵入,滿足日常使用需求。
多粉塵、多油煙、存在少量油污的工況,例如機械加工車間、沖壓車間、熱處理工位,建議選擇整體密封、內(nèi)部填充惰性保護氣體的傳感器。這類產(chǎn)品采用全封閉結(jié)構(gòu),能夠阻擋粉塵、油霧進入腔體內(nèi)部污染精密元件,外殼也做了防油污處理,日常清潔維護更加便捷。
含有酸堿液體、腐蝕性氣體、鹽霧的化工車間、電鍍車間、海洋環(huán)境設(shè)備,必須選用耐腐蝕專用傳感器。該系列產(chǎn)品外殼采用不銹鋼等耐腐合金材質(zhì),密封結(jié)構(gòu)經(jīng)過防腐強化,整體抗酸堿、抗鹽霧能力突出,可避免腐蝕介質(zhì)侵蝕殼體與內(nèi)部元件。絕對不要將普通傳感器投入腐蝕環(huán)境使用,腐蝕會逐步破壞外殼與密封層,最終導(dǎo)致傳感器徹底失效。
高濕度、易產(chǎn)生凝露的環(huán)境,除了選用密封等級高的產(chǎn)品,還要重點關(guān)注引線接口的密封工藝,接口位置是水汽最容易滲入的部位,優(yōu)先選擇接口加固、多重密封的型號,同時搭配防水線纜,杜絕水汽引發(fā)線路短路、元件損壞等問題。
四、結(jié)合安裝空間與結(jié)構(gòu)形態(tài)選型
現(xiàn)場安裝空間的大小、設(shè)備結(jié)構(gòu)形式,直接決定傳感器的外形款式,共和傳感器擁有多種結(jié)構(gòu)形態(tài),可適配不同安裝條件。
安裝空間充足、設(shè)備布局規(guī)整的常規(guī)工況,優(yōu)先選用標準圓柱型壓縮傳感器,這類產(chǎn)品型號齊全、量程覆蓋廣、安裝方式靈活,立式、臥式均可固定,配套配件通用,是應(yīng)用最廣泛的款式。
設(shè)備內(nèi)部高度受限、縫隙狹小、嵌入式安裝的場景,例如精密自動化工裝、低矮檢測腔體、小型模具內(nèi)部,推薦使用薄型負荷傳感器。該類產(chǎn)品整體厚度極小,扁平結(jié)構(gòu)可以直接嵌入狹窄空間,無需對原有設(shè)備進行改造,上下平面承壓設(shè)計也能保證受力均勻,不干涉設(shè)備機械運動。
設(shè)備安裝位為方形基座、需要多角度受力檢測,或是大型機架、平臺測力場景,選用角型負荷傳感器。方形外觀匹配方形安裝底座,安裝孔位布局合理,固定牢固,同時結(jié)構(gòu)強度高,可應(yīng)對設(shè)備運行中的輕微震動,適合重型設(shè)備、多向受力工裝使用。
針對螺栓緊固力、絲桿壓力、軋機設(shè)備壓力檢測等特殊場景,優(yōu)先選用墊圈式負荷傳感器。產(chǎn)品為中空環(huán)形結(jié)構(gòu),可直接穿過螺栓、絲桿進行安裝,無需拆解設(shè)備主體,安裝便捷,能夠?qū)崟r監(jiān)測軸向軸力,是螺栓、軋機專屬測力方案。
微型設(shè)備、精密小件檢測、微型試驗臺等極小安裝空間,搭配超微型、小型壓縮傳感器。產(chǎn)品體積小巧玲瓏,直徑與長度尺寸緊湊,可嵌入微型自動化設(shè)備、精密檢測治具內(nèi)部,在不占用空間的前提下完成微力檢測。
五、根據(jù)測量精度與使用場景選型
結(jié)合使用場景對數(shù)據(jù)精度的要求,劃分不同精度等級的產(chǎn)品,避免精度過剩增加成本,或是精度不足達不到使用標準。
高校實驗室、第三方檢測機構(gòu)、新材料研發(fā)試驗、精密零部件質(zhì)檢等場景,對測量數(shù)據(jù)的線性度、重復(fù)性、穩(wěn)定性要求極高,必須選用高精度系列傳感器。該類產(chǎn)品出廠經(jīng)過逐臺精細校準,非線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差都控制在極低范圍,搭配高精密應(yīng)變電路,可捕捉細微的受力變化,滿足科研、精密檢測的嚴苛要求。
工業(yè)生產(chǎn)線、常規(guī)設(shè)備壓力監(jiān)測、普通成品抽檢、工裝狀態(tài)監(jiān)控等通用工業(yè)場景,選用標準精度傳感器即可。標準款精度完全可以滿足工業(yè)生產(chǎn)管控需求,性能穩(wěn)定、價格適中,適配大批量、長時間連續(xù)作業(yè)的生產(chǎn)模式,綜合性價比更高。
需要長時間二十四小時不間斷運行的無人值守設(shè)備、靜態(tài)配重監(jiān)測、罐體壓力監(jiān)控等場景,除了參考精度,還要重點關(guān)注傳感器的長期穩(wěn)定性與抗蠕變性能。優(yōu)先選擇經(jīng)過長期老化測試、零點漂移控制優(yōu)異的型號,確保數(shù)月甚至數(shù)年連續(xù)運行后,數(shù)據(jù)依舊不會出現(xiàn)明顯偏移,減少頻繁校準的工作量。
六、信號輸出與后端設(shè)備匹配選型
傳感器輸出信號需要和后端數(shù)據(jù)采集儀、記錄儀、PLC 控制系統(tǒng)、上位機等設(shè)備相互兼容,這是整套監(jiān)測系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。
共和全系應(yīng)變式負荷傳感器均采用行業(yè)通用標準應(yīng)變信號輸出,通用性極強,可直接對接共和品牌全系采集設(shè)備、靜態(tài)應(yīng)變儀、動態(tài)數(shù)據(jù)記錄儀,配套使用時信號匹配度最高,調(diào)試簡單、傳輸穩(wěn)定。同時也兼容市面上絕大多數(shù)第三方品牌的測力采集設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng),正常情況下無需額外加裝信號轉(zhuǎn)換模塊。
如果現(xiàn)場布線距離較長,或是車間內(nèi)存在變頻器、大型電機等強電磁干擾源,在選定傳感器的同時,需要配套使用耐高溫、耐腐蝕的屏蔽線纜,減少信號雜波、數(shù)據(jù)跳變問題。多臺傳感器組網(wǎng)、多點集中監(jiān)測的工況,優(yōu)先選擇信號一致性好、組網(wǎng)便捷的通用型號,便于后期統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。
七、使用工況與附加需求綜合考量
針對有特殊附加需求的場景,需要針對性選擇專用功能款傳感器。存在易燃易爆氣體、粉塵的危險化工區(qū)域,必須選用防爆型壓縮負荷傳感器,產(chǎn)品經(jīng)過防爆認證,電路與結(jié)構(gòu)做防爆處理,可規(guī)避電火花引發(fā)的安全隱患。
頻繁震動、設(shè)備運行振動幅度大的工況,挑選抗震動、結(jié)構(gòu)一體化的傳感器,一體化成型結(jié)構(gòu)無拼接縫隙,緊固件牢固,可抵御長期震動帶來的線路松動、結(jié)構(gòu)移位問題。
從后期運維角度出發(fā),長期在外場、偏遠設(shè)備使用,優(yōu)先選擇結(jié)構(gòu)簡單、配件通用、日常維護便捷的型號;批量采購、多設(shè)備統(tǒng)一改造的項目,盡量選用同一系列標準型號,方便配件儲備、人員操作與后期統(tǒng)一檢修。
八、選型最終核對要點
完成初步選型后,需要做最后整體核對,確認各項參數(shù)與工況完全匹配。第一核對量程、載荷類型、受力方向,確認無過載、錯配品類的問題;第二核對耐溫等級、防護材質(zhì),匹配現(xiàn)場溫度、介質(zhì)環(huán)境;第三核對外形尺寸,確認安裝空間可以容納,結(jié)構(gòu)形式適配設(shè)備安裝位;第四核對精度等級,符合現(xiàn)場檢測、生產(chǎn)、科研的精度要求;第五確認信號輸出規(guī)格,與后端采集設(shè)備、控制系統(tǒng)兼容。全部項目核對無誤后,即可確定最終型號,保障傳感器穩(wěn)定、高效、長期投入使用。