Kraftmessung mit kapazitiven und Wirbelstromsensoren

Allgemeiner Anwendungshinweis für Sensoren LA05-0026

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Zusammenfassung:

Kraft wird oft als Auslenkung eines Objekts bekannter Steifheit gemessen. Berührungslose Methoden sind ideal zur Messung der kraftbedingten Durchbiegung, da sie das Objekt nicht mit zusätzlicher Masse belasten oder dessen Steifigkeit beeinträchtigen.

Diese berührungslosen Sensoren sind sehr präzise und eignen sich am besten für Anwendungen, bei denen sehr kleine und sehr genaue Messungen erforderlich sind, um die Kosten für Präzisionssensoren zu rechtfertigen.

Kraftbedingte lineare Verschiebung

Die kraftbedingte Auslenkung des Objekts ist a lineare wegmessung - die Messung der Positionsänderung eines Objekts. Kapazitive Sensoren und Wirbelstromsensoren liefern hochauflösende Messungen, die für präzise Kraftmessungen erforderlich sind.

Begrenzte Verschiebungen für genaue Kraftmessungen

Kraftmessungen mit Durchbiegung sind in der Regel auf minimale Durchbiegung ausgelegt. Bei größeren Auslenkungen kann sich die Kraft ändern, wie dies bei Messungen der Federrate der Fall ist. Je kleiner die Auslenkungen sind, desto genauer ist die Kraftmessung. Kapazitive und Wirbelstrom-Wegsensoren können Auflösungen im Submikron- und sogar Subnanometerbereich liefern. Ein Kraftmesssystem mit so kleinen Auslenkungen kann sehr präzise Kraftmessungen durchführen.

Weitere Details zu den Verschiebungsmessungen finden Sie auf unserer Anwendungshinweis zu Verschiebung und Positionsmessung.

Kalibrierungen erzwingen

Ein durchbiegungsbasiertes Kraftmesssystem muss kalibriert werden. Eine Reihe von Kräften muss auf das ausgelenkte Objekt ausgeübt und die Auslenkung gemessen werden. Eine mathematische Funktion, die die Beziehung zwischen Kraft und Auslenkung beschreibt, kann abgeleitet werden, um die Auslenkungszahlen schnell in Krafteinheiten umzuwandeln. Wenn das System linear ist, ist die Berechnung einfach. Wenn die Beziehung krummlinig ist, ist eine Regressionsanalyse erforderlich, um die Konvertierungsfunktion zu bestimmen.

Fehlerquellen

Mit winzigen Auslenkungen und kleinen Kräften werden Fehlerquellen zu einem wichtigeren Faktor. Thermische Veränderungen im System sind oft die größte Fehlerquelle. Die thermischen Auswirkungen auf Kraftmessungen müssen bekannt sein, damit sie kompensiert, beseitigt oder als innerhalb der Toleranz der Kraftmessung liegend bestimmt werden können.

Für eine Diskussion der Fehlerquellen bei Durchbiegungsmessungen siehe unsere Anwendungshinweis zu Verschiebung und Positionsmessung.