力传感器 | ZwickRoell

载荷范围

5 N - 2,500 kN（准静态）
1 kN - 1,000kN（动态）

试验类型

拉伸试验
弯曲试验
压缩试验
疲劳试验
断裂力学

精度等级

ISO 7500-1
ASTM E4

力传感器比较要求优势及特点精度特点可选附件

在材料测试领域中，力传感器通过测量使材料变形或断裂所需的力来表征材料的机械性能。力传感器将物理量的力转换成可测量的电压。力传感器可用于拉伸、压缩和弯曲试验，以及扭转和循环试验。

由于材料测试的要求往往很极端且多样化，因此力传感器是试验系统的核心。从本质上讲，力传感器是获得可靠且可解释的测试结果的先决条件。为了确保将此核心部件完美集成到试验系统中，ZwickRoell开发并制造了自己的专利Xforce力传感器系列，在精度和稳健性方面都满足最严苛的要求。

力传感器比较
Xforce	精度P	高精度HP	高精度HP+ ¹	K	K+ ¹	大载荷	动态^₂
标称力 F_nom	5 N至150 kN	5 N至10 kN	5 N至10 kN	10 kN至250 kN	10 kN至250 kN	330 kN至2500 kN	1 kN至1000 kN
精度等级1（从F_nom的x %起）	0.4%	0.2%	0.1%	0.2%	0.1%	从Fnom的0.2%起	从Fnom的0.4%起
精度等级 0.5	2%	1%	0.1%	1%	0.1%	从Fnom的1%起	从Fnom的1%起
应用	准静态	准静态	准静态	准静态	准静态	准静态	准静态试验和疲劳试验

¹高精度力传感器具有更宽的测量范围（在此范围内标定有效）。
²Xforce动态力传感器配备了一个集成加速度计（从5 kN起）。

力传感器要求

轴向力限值

力传感器测量轴方向上的轴向力限值和力限值及范围。在力传感器测量轴方向上施加过大的力，会导致力传感器测量精度受限和永久变形。

Xforce力传感器可承受300%标称力而不会发生机械故障，可承受150%标称力而不会发生零偏移。通过力传感器内独特的电子识别系统，我们的testXpert测试软件可自动识别力传感器及其属性，并为试验设置适当的力和位移限值。

横向力

横向力是作用在垂直于试验轴的应变片安装面上的外力。这些力会对测试结果产生负面影响。

我们的Xforce力传感器（HP和K）专为易受到横向力影响的试验而设计和制造。标称力10 %大小的横向力仅会导致测量值±0.02 %的偏差。

温度

力传感器上的温度波动会导致变形，从而影响测试结果。

特别是我们的Xforce力传感器HP和K，具有集成的温度补偿功能。

弯矩

当横向力由于杠杆作用而以偏移方式发生时，或者当轴向力由于偏心作用而以偏移方式施加时，就会产生弯矩。

Xforce力传感器的设计目的是将弯矩减小到最小。变形元件在横向力、弯矩或扭矩叠加作用下表现出较高的弯曲刚度。

转矩

如果横向力不直接冲击测量轴，就会产生扭矩。扭矩通过试验装置或试样产生，例如在螺旋弹簧的压缩试验中。

对于Xforce力传感器，发生每mm平行偏移时，每mm扭矩对应于标称力的0.2%（P和HP）或0.005% (K)。

视频： Xforce力传感器

坚固耐用且非常精确。请相信我们的承诺。您可以亲身体验！

Xforce力传感器的优势及特点

特有的自我识别功能

这些智能力传感器配备独一无二的电子识别系统，安装在内部芯片中。

testXpert III测试软件可自动识别传感器类型和属性。
力和行程限值会自动导入。
传感器过载数据存储在EEPROM中。

符合标准的工厂标定

在交付前每个力传感器都随试验系统（以及驱动）与测量和控制电子系统作为一个完整系统进行标定。这记录在随附的出厂标定证书中。

优异的线性

Xforce HP和Xforce K力传感器具有非常高的精度。
与testControl II电子控制系统结合使用，Xforce HP和Xforce K（从200 N起）力传感器通常能提供比ISO 7500标准要求更好的线性度（=相对显示偏差）。
从低至力传感器标称载荷的0.1%起，最大显示偏差小于测量值的1%；从标称载荷的0.4%起，为测量值的0.25%。

通过力传感器可实现大测量范围

测量范围大，通常无需再购买第二个力传感器，可节省采购和每年标定的成本。
即使由于试验工装或试样夹具很重而产生较高的预载荷，实际上整个力传感器的测量范围仍然可用。工装重量达到标称力的45%时，力传感器仍然可以用到满标称载荷。

坚固耐用且可靠

Xforce力传感器非常坚固耐用，可以最大承受300%力传感器额定载荷值，而不会发生机械损坏，承受150%力传感器额定载荷值时不会发生零点漂移。这意味着通常不需要过载保护（如预载弹簧、机械挡块或导向装置）来吸收横向力。
可通过软件和硬件限位块来限制横梁的行程范围，以保护力传感器和试验工装。
可在testXpert III中设置力限值来自动关闭试验系统，以保护力传感器。

简单、快速、精确地装配试样夹具

每个力值传感器通过与其精密匹配的安装立柱，能够快速、便捷的装配试样夹具和测试工装夹具装配，并实现与测试轴的最佳对中。
操作人员只设置一次初始位置(例如测试夹具分离)，并存储在testXpert III测试软件的测试环境中。每次更换工装可以自动并准确地重新回到初始位置。再没有比这更方便的了！
Xforce K力值传感器可以选装第二套安装立柱，因此可以适用于双测试区域的测试环境。

快速更换力传感器

通过在同一台试验机上使用多个力传感器可节省时间

在使用多个力传感器的情况下或需要频繁更换力传感器时，我们推荐使用“通过安装螺柱连接”选项。通过安装螺柱可将第二个力传感器连接到试验系统中的现有力传感器上，与将工装连接到现有力传感器的方式一样。不需要每次更换力传感器时都将其拧上或拧下，原来的力传感器始终在那里，只需在上面增加安装螺柱即可。此选项有以下优点：

电缆不会因拧上拧下而受到不必要的压力
可提高灵活性，节省时间
立即对准试验轴

力传感器如何工作？

最常见的工业力传感器是应变片。其工作原理是一个机械变形元件，应变片以测量电桥的形式连接到该元件上。

对力传感器施加力时，与应变片相连的机械元件就会发生弹性变形。机械伸长和压缩形式的变形会使应变片伸长或压缩。这种与应变相关（因此与力相关）的电阻变化通过电子测量控制系统转换为测量信号并进行处理。

压缩力传感器测量压缩力，通常安装在试验工装下方。拉伸力传感器测量拉伸力。

力传感器如何工作？应变片在伸长和压缩状态时的力传感器图示 — 应变片的伸长/压缩

力传感器精度

力传感器的精度通过应用测量误差来测定。测量误差越小，力传感器越精确。最常见的精度规范是线性（或非线性）。

线性（或非线性）

¹性能²载荷³调零⁴额定功率⁵非线性⁶迟滞

线性是一种用直线表示的数学关系。使用力传感器时，施加的力与传感器结果之间的关系为线性。力传感器的精度通常以显示值的±x%表示。

例如：1000 N Xforce HP+以0.5级进行标定。在1 N至1000 N范围内，测量精度为力传感器显示值的±0.5%，1 N的测量精度可达± 0.005N。

迟滞

迟滞被定义为施加相同的载荷时两个力传感器读数之间的最大差异，其中一个读数通过从零开始逐渐增加载荷得到，另一个读数通过从力传感器最大标称载荷开始逐渐减小载荷得到。

可重复性

在相同的载荷和环境条件下，施加重复载荷时力传感器读数之间的最大差异。

温度变化跨度和零点

力传感器温度的变化会导致功率或零点的变化。

详细了解我们的力传感器如何帮助您解决试验挑战。

请联系我们的专家 - 我们期待回答您的任何问题。

联系我们

可选力传感器附件

日常检查装置

日常检查装置用于对500 N以下的力传感器进行定期检查，为此需要借助在重新标定/调整后测量得到的比较值。该设备包含两个参考标准（主/从）。

通过简单的安装和拆卸操作即可在任何数量的试验机上安装工装和软件。
可检测力传感器中压缩和拉伸方向的系统误差。
可靠的测试结果：在定期标定期间内进行检查，确保力传感器没有系统误差。
日常检查的结果记录在testXpert报告中。
可追溯性：所有安全关键试验在可追溯性和文档方面都有特定要求。使用我们的ZwickRoell测试软件，管理员可以指定要记录的内容以及必须为哪些操作和事件添加理由。

配备载荷分流单元的Xforce负荷测量系统

配备载荷分流单元的力传感器特别适用于以下情况：

以高试验速度进行测试，因为这里存在可能的风险，即设定的力限值反应不够快。
测试时试验工具之间的距离很小或行程距离很短；因此，也特别适合于弹簧和部件测试。

在压缩方向测试时，Xforce HP力传感器由机械过载保护和一个集成的载荷分流单元保护。

在机械过载保护的情况下，机械挡块会在达到力传感器的最大允许极限力之前将其阻止。这可以防止因过载可能导致的对力传感器的任何损坏。
这个集成的载荷分流单元可保护整个试验装置：从120+6/-4% F_nom力阈值开始，现有力会传递到多个弹簧上。因此，整个测试装置会对载荷进行分流。此旁路加载单元可防止传感器中可能导致过载甚至破坏的力的增加。