第4年
盛赛传感器 压阻式陶瓷微张力传感器
微张力传感器在无人机、机器人、工业自动化领域里核心部件，并在物联网技术得到了广泛应用。下面就微张力传感器在工业自动化和机器人领域应用作简要介绍。
在工业自动化领域里，隨着卷取机械的高速化和智能化，如纺织工业化纤、丝绸、毛棉等卷筒系统随着设备盘卷过程中直径变化，卷材的张力也产生变化，如果不对高速运转的卷盘张力即动态张力进行有效控制，表面就会出现皱折、厚薄不均现象；如用于纸张、薄膜、橡胶、光纤等材料解卷或上卷，如果不对盘卷动态张力进行控制，同样会出现弯曲、厚度变化乃至断裂。
张力控制器的核心控制部件是张力传感器。它是直接将盘卷高速运转的动态张力信号线性转换成电信号（如I2C输出），再由MCU或PLC控制盘卷电机转速和张力，从而实现动态张力进行控制。
目前，国内外张力传感器分接触式和非接触式二种。接触式张力传感器是指传感器的测力杆直接检测盘卷载体张力，因而检测精度高反应灵敏度高，目前它是国内外盘卷系统主流动态张力传感器。此类传感器有应变片式和压电陶瓷式两种；非接触式张力传感器有霍尔传感器，实际上它是检测盘卷载体线速度再转换成张力信号，控制精度低和抗干拢能力低是它的致命缺点。然而接触式张力传感器目前国外仅有少数厂家有生产，由于国外这种接触式张力传感器本身都不带温度补偿，存在工作温度适应性差缺点。且高昂的价格使国内工业自动化卷取机械只有采用非接触式霍尔传感器替代。
接触式张力传感器虽然在信号采样方式上有优势，但还存在着很大缺陷。如应变片式张力传感器它必须将应变片用有机粘结剂粘到不锈钢或聚酯膜片上，此类传感器迟滞性差，且由于只能用单片应变片粘结，输出灵敏度低且应变片的温飘大，不能用于高精度高可靠卷取机械；而压电陶瓷式张力传感器由于是非线性电压输出，因而目前国内外尚未有实际应用。
近年来国内有多家大专院校和科研院所如西北工业大学、江南大学、中国电子科技集团以及中恒集团对我国张力传感器的发展与我们多次进行了探讨，一致认为必须发展新型的微张力压阻式陶瓷张力传感器，以改变目前卷取机械自动化被动局面势在必行。
新型微张力压阻式陶瓷张力传感器，采用了国际领先的三级温补技术和高精度Hybrid工艺技术，在性能指标上大大领先国外微张力传感器，能实现规模化生产，成本较国外有强大优势，是国外微张力传感器的升级换代产品。图1是微张力传感器外形图。
图1
表1为微张力传感器线性精度实测数据，图2为量程范围内线性曲线。
| Newton |
0 |
0.01 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
mV |
0.59 |
2.41 |
22.5 |
44.7 |
65.05 |
84.53 |
105.4 |
表1
经测试，微张力传感器主要技术性能如表2。
| 张力范围(牛顿力） |
工作温度范围 |
零 位 |
零 位 |
精 度 (%FS) |
过 载 |
工 作 |
输 入 |
输 出 |
|
0.03-0.3 |
0-45 |
0±0.5 |
≤0.02 |
0.1 |
200 |
9-30 |
11k±2kΩ |
9.5±2kΩ |
表2
图2 为微张力传感器激光修调系统。图3为微张力传感器的线性曲线。
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