如何为应变传感器选择合适的电缆？

连接基于应变传感器到放大器的信号电缆必须满足多种不同的要求。测量的成功与基于力的操作设备可靠性一样，也取决于电缆的选择。因此，在规划设置时，不仅要考虑选择哪种传感器，还需要考虑使用哪种电缆。

测量引线和标准电源电缆之间有什么区别？

为了回答这个问题，我们需要从考虑应变传感器输出电压的数量级开始。 应变传感器的输出信号以mV/V为单位。 HBK提供的力传感器，根据其设计，在加载额定力时，可提供0.5 mV/V至4 mV/V的输出信号。

例如，当施加250 000 N的力时，U10F/250KN的输出信号为2 mV/V。 力传感器通常在5 V的激励电压下工作。 这意味着在额定量程下，可获得10 mV的输出电压，现代放大器可轻松将信号解析为500000多个数字。 数字对应于0.02µV或0.5 N的电压变化。 挑战在于将这种变化从传感器传输到测量放大器，而不会损失或受到干扰。 因此，信号电缆必须满足以下要求：

• 高效屏蔽，即使在EMC环境中也能保证安全
• 低电容和低线路电阻，否则将在电缆中创建RC元素，这可能会在快速测量过程中导致相移和振幅误差，并充当不需要的滤波器
• 导线的电容对称性（每对导线需要具有相同的电容），以避免在使用载波频率测量放大器时产生不必要的影响
• 高几何对称性，以补偿电磁和电容影响

每根应变信号电缆由四（或六）根独立导线组成（见图）。电缆导线之间的电容取决于电缆的设计和长度。理想情况下，所有电容都相同且尽可能低。电线颜色符合HBK标准。蓝色和黑色为应变电路提供 激励电压 ； 测量信号 为红色和白色导线。我们通常建议使用应变计测量的专业电缆。

为什么有不同类型的电缆？

上述方面仅涵盖信号电缆的部分要求，以纯粹以计量为先决条件。 在实践中，需要许多附加功能，例如适用于 拖链、提高耐温性或特别高的测量精度。任 何电缆都不能同时满足所有这些要求。因此，HBK的力传感器标准附件提供了三种类型的电缆，可满足各种要求。

• 131型电缆 直径小于4 mm，非常适合在恶劣环境中使用，包括拖链。从机械角度来看，它的小直径有很大的优势，但它确实会产生更高的电容和电阻。因此，不建议将此电缆与高载波频率（4.8 kHz）和长线路测量结合使用。此外，仅当电缆较短（小于10 m）时，才建议在快速测量中使用。 当需要测量非常小的分力时，也可以使用131型电缆。
• 139 B型电缆 的外径为7.5毫米。除了对所有信号电缆导线屏蔽外，各对电缆也被屏蔽，即连接力传感器输出至测量放大器的两根导线、承载激励电压的两根导线和感应线。这确保激励电流不会影响测量信号线。 该电缆具有非常低的电容，也适用于高载波频率和非常长的线路长度(≥ 100米）。是参考范围内高精度测量的优选。另一方面，它非常坚硬，弯曲半径很大。因此，139B型电缆不适用于经常移动的应用，也不适用于拖链。
• 157型电缆 是前面提到的两者之间的折衷，具有低电容、低线路电阻，并且比双屏蔽电缆硬度低。此外，它们还可用于更高温度下的测量。

更多TIPS

• 除上述内容外，温度限制也很重要，化学品也会带来问题。 由于不可能对电缆进行各种化学品的测试，因此只有通过实际测试才能找到合适的电缆。
• 本文中提到的电缆 不适合在地面敷设 。对于这些应用，我们建议您联系我们HBK销售人员，请他们提供解决方案建议。 如果您打算自己将插头焊接到电缆上，请确保屏蔽接地。 对于HBK产品，电缆屏蔽层连接到力传感器外壳和放大器外壳，为整个测量链创建法拉第笼。HBK测力链因此对电磁干扰具有很高的抗御力。EMC实验室测试并根据IEC标准进行测试是所有HBK力传感器测试程序的一部分。
• 传感器和放大器中不同的电势会导致电缆屏蔽中的补偿电流，这会严重干扰测量。因此，放大器外壳和传感器必须在低电阻下短路。
• 如果您的应用需要很长的电缆，我们建议使用延长线，尤其是使用带有固定电缆的力传感器时。我们通常建议使用应变测量的专业电缆。

官网：

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