什么是测力计工作原理

什么是测力计？

测力计可以是特定测试的万能解决方案，也可以是更大的测试系统的一个组成部分。它可以是手持式的，也可以集成到手动或电动的测试台。它的设计功能使它足够简单，适合手持操作的测试，但又足够复杂，可以与PLC、数据采集软件、电动测试台和其他自动化设备集成。它们通常用于研究、质量控制和生产环境。

技术提示

测力计有多种量程和分辨率可供选择，以适应各种应用。

例如，缝合线制造商可能需要测量 50 N 的力，而线束制造商可能需要测量 5，000 N 的力。

对于任何应用，都应选择容量尽可能接近最大预期力的量具。

为什么要测量力？

测量静态压缩力或拉力可产生大量重要的信息，例如，密封的薯片袋的打开力、弹簧的压缩力或接线端子的拉拔力。力数据可以量化材料、组件或成品的质量。适当的力测试可以防止潜在的高昂的召回代价、诉讼和客户的不满。

数字测力计是如何工作的？

数字测力计的核心是一个基于应变的称重传感器。当可变的力使其结构变形时，施加在称重传感器上的应变片会伸展和回缩。应变片的变形改变了电路中的电阻，从而将力与电压联系起来。这个信号被转换成数字信号，由一个微处理器进一步处理，并转换成lbF、kgF、N和其他测量单位显示在一个LCD上。称重传感器被安装在一个足够坚固的金属外壳内，以承受最大额定力。与称重传感器相连的是一根螺纹杆，用于连接相应的附件，如钩子、压头和专用的夹具等。

测力计如何选择合适的量程

测力计有多种量程和分辨率可供选择，以适应各种应用。例如，一个缝合线制造商可能需要测量50N的力，而一个线束制造商可能需要测量5000N。

对于任何应用，都应该选择一个尽可能接近最大预期力的量程。因为精度通常是以满量程的百分比来规定的，较低的力的读数在读数的百分比上会有越来越大的误差。例如，如果测力计的选择包括5、10、20和50N的量程型号，而要求的是15N的力，那么20N的型号是最合适的。一般来说，测力计应该在其量程的20%到80%之间使用，以获得最佳的精度和安全系数。

在许多应用中，峰值力是最令人感兴趣的，也就是说，样品断裂、啮合或松动的力。这个力通常是制造商衡量其产品性能的方法。在其他情况下，测力计被用来对样品施加一个特定的力，以确定样品是否保持完整，例如在电线压接拉力测试中。

尽管在要求不高的应用中，测力计可以是手持式的，但最好的做法是将测力计安装在测试台、执行器机构或其他固定装置上。这种类型的安装减少了由于操作者的变化而产生的影响，这可能导致读数的不一致。它还有助于确保相对于称重传感器轴向对齐。在手持测试中很难避免侧向加载，会使力的读数发生偏差，并有可能损坏称重传感器。

选择一个合适的测力计型号

多年来，测力计规格种类不断增加，满足了精度、物理尺寸、用户界面、输出和其他要求。更复杂的测力计结构有一系列的功能，这些功能在过去被归入更复杂的测试机器。例如，在测力计中可以配置上下限。如果结果超出了既定的参考范围，指示器和蜂鸣器会提醒操作员。信号输出功能可以触发报警器、蜂鸣器或PLC，以整合到生产或测试站中。

除了前面提到的简单的峰值力外，有时还需要连续的数据收集，以分析力与时间或与距离的关系，当与位移编码器或刻度尺相结合时。测力计的USB输出可用于将数据传输到个人电脑上进行制表、制图和进一步操作。连续的模拟输出可以流向数据采集系统。

数据存储器为用户提供了保存单个峰值读数以便日后下载的能力，如果测量是在远离电脑的地方进行的，这是一个有用的功能。对于需要高速采集连续数据的特殊应用，或者需要长期采集数据的应用，某些仪器可以采集这些数据并存储在存储器中--因此不需要数据采集硬件和软件。

测量一段时间内的平均力是包装行业的普遍要求，而外部触发功能则准确地捕捉到开关启动时的力在繁忙的测试环境中，高产量和人机工程学是优先考虑的问题。一些测力计通过脚踏开关输入来实现这些目标，以实现数据输出、数据存储和清零显示等功能激活数据输出。这些类型的功能也可以在检测到样品断裂时自动触发停止并保存数据。在多人环境中，可以通过密码保护来消除对不当使用或参数修改的担忧。

测力计不能做什么？

因为手动操作时，测试速度和方向不能保证，准确度和可重复性可能比在测试台上使用时低。 另一个需要考虑的限制是位置精度。如果将测力计与位移编码器结合使用来测量力与距离，必须手动应用一个修正系数。当测力计的称重传感器被压缩或拉动时，它就会变形。典型的变形量为0.25mm满刻度。例如，如果一个非常坚硬的样品被测试，其总变形量只有1.25mm，那么0.25mm的偏移量代表了20%的误差。

测力计的校准

测力计是利用经过认证的砝码或一级标准测力仪（如带指示器的称重传感器）来校准的。对于容量约为100磅力或更小的测力计，简单的台式L型支架与挂钩和砝码是合适的。对于容量高于100磅力的测力计，称重传感器被更广泛地使用，通常安装在高容量的力测试台。这种试验台的精细螺距有助于准确定位，将量具加载到特定的校准点。在校准过程中可以指定多个校准点，这有助于确保精度，即使在称重传感器的线性度不完美的情况下。

通常建议的校准间隔是一年，但是，应该更频繁地进行精度验证，特别是当测力计被掉落或过载时。过载并不总是会损坏称重传感器，因为它们通常有至少150%的安全过载容量

测量力可以量化产品的行为和性能。对于几乎所有行业的材料、装配和成品制造商来说，测力计是一个宝贵的工具。