力传感器的检验

力传感器的检验

国家标准 GB/T33010一2016 力传感器的检验 Verificationofforcetransducers 2016-10-13发布 2017-05-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T33010一2016 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国试验机标准化技术委员会(SAC/TC122)归口 本标准起草单位:长春机械科学研究院有限公司、昆山市创新科技检测仪器有限公司、杭州市余杭 区质量计量监测中心、广州大学,长春孝修计量科技有限公司,浙江蓝箭称重技术有限公司 本标准主要起草人:金宏波、陶泽成、鲁炯明徐忠根、马孝修,罗旗贤、焦杰 m
GB/T33010一2016 力传感器的检验 范围 本标准规定了力传感器的技术要求及检验方法 本标准适用于应变式力传感器(以下简称力传感器)的检验 其他形式的力传感器也可参照使用 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2611一2007试验机通用技术要求 术语和定义与符号 3.1术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 力传感器forcetransducer 能感受力并将输人力转换成与其成比例的输出量(通常为电参数)的装置 3.1.2 安全过载力overload.,sate 力传感器允许施加的最大轴向力,当该力卸除后,力传感器的技术指标保持不变 3.2符号 本标准使用的符号、单位和说明见表1 表1符号单位和说明 符号 单位 说明 C %FS 力传感器的蠕变 力传感器的蠕变恢复 %FS 力传感器的额定力 F N,kN 力传感器的固有频率 Hz H %FS 力传感器的滞后 %FS 力传感器的直线度 次 检测循环的次数 旋转方位角的个数
GB/T33010一2016 表1(续 符 奶 单 位 说明 %FS R 力传感器的重复性 mV/V 力传感器的输出灵敏度 S %FS 力传感器的长期稳定性(考核时间应大于半年 %Fs/10K 温度对力传感器额定输出的影响 S %FS/10K 上限温度对力传感器额定输出的影响 Sn %FS/10K 下限温度对力传感器额定输出的影响 s mv 力传感器最近一次检测时的输出灵敏度 力传感器的自振周期 T 检测时的上限温度 检测时的下限温度 T C T 检测时的标准温度 U 在加荷试验开始时和结束时力传感器激励电压测量值的平均值 %Fs 力传感器零点输出与其满量程输出的比值(简称;力传感器的零点输出) Z %FS 力传感器的零点漂移 Z %FS/10K 温度对力传感器零点输出的影响 Zm %Fs/10K 上限温度对力传感器零点输出的影响 %FS/10K 下限温度对力传感器零点输出的影响 mV/V 回程平均检测曲线与进程平均检测曲线的最大偏差 进程平均检测曲线与平均淄点直线的最大偏差 A mV/V mV/V 进程检测时各检测点输出的最大极差 %FS 力传感器受同心倾斜力影响时额定输出的偏差 力传感器受偏心倾斜力影响时额定输出的偏差 d %FS %FS 力传感器受偏心力影响时额定输出的偏差 mV,mV/V 力传感器额定力时的输出读数 与Tn对应的力传感器在额定力下输出读数的算术平均值 0m1 mV/V m/V 与T,对应的力传感器在额定力下输出读数的算术平均值 0n 0s mV/八V 与T、对应的力传感器在额定力下输出读数的算术平均值 0'方位角,第次测量时,力传感器在额定力下的输出读数 mV/V 0 方位角为9,时,力传感器在额定力下的输出读数,该方位角分别为0",120",240" 0 mV/V 或0°,90°、180°、270" mV/V 施加倾角为a的同心倾斜力时,当方位角为妒时力传感器的额定输出读数 0 施加倾角为a,偏心量为e的偏心倾斜力时,当方位角为时力传感器的额定输 0，3 mV/V 出读数 mV/N 施加偏心量为e的偏心力时,当方位角为时力传感器的额定输出读数 0 mV/V 预热完成后,力传感器的零点输出读数
GB/T33010一2016 表1(续 符号 单位 说明 0on mV/V 与T对应的力传感器零点输出读数的算术平均值 nmV/V 与T,对应的力传感器零点输出读数的算术平均值 与T,对应的力传感器零点输出读数的算术平均值 mV/V 0s 0m nmV/V 0°方位角,第次进程测量时,施加力为零,力传感器的输出读数 0m mVV 30min内力传感器的零点输出读数的最大值 0. mV/N 30nmin内力传感器的零点输出读数的最小值 方位角为妒,时,施加力为零,力传感器的输出读数,该方位角分别为0",120" mV/八V 240"或0",90",180"、,270 技术要求 4.1环境与工作条件 在下列环境与工作条件下力传感器应能正常工作 a)环境温度为一10C一40,相对湿度不大于80% b 无较强磁场的环境中; 周围无腐蚀性介质 c 4.2力传感器的分级 力传感器的分级和主要技术指标见表2 表2力传感器的分级和主要技术指标 有稳定性指标 0.01 0.02 0.03 0.05 0.3 0.5 0.l 力传感 器级别 0.01NS0.02NS 0.03Ns0.05Ns 0.1Ns 0.3Ns 0.5NS Ns 无稳定性指标 零点输出Z(%FS) 士1.0 士2.0 士5.0 0.005 0.025 0.05 0.5 零点漂移Z.(%FS 0.01 0.015 0.15 0.25 重复性R(%FS) 0.01 0.02 0.03 0.05 0.l 0,3 0,5 1.0 直线度L(%FS) 士0.01 士0.02 士0.03 士0,05 士0.1 士0.3 士0.5 士1.0 滞后H(%Fs) 士0.01 士0.02 士0.03 士0,05 士0.l 士0.3 士0.5 士1.0 长期稳定性s,(%FS 士0.06 士2.0 士0.02 士0,04 士0,l 士0,2 士0,6 士1.0 士0.01 士0.02 士0.03 士0.05 士0.5 蠕变/蠕变恢复c,/c,(%Fs) 士0.1 士0.3 士l.,0 零点输出温度影响Z(%FS/10K 士0.,01 士0.02 士0.03 士0.05 士0.3 士0.l 额定输出温度影响S,(%FS/10K 士0.01 士0.02 士0.03 士0.05 士0. 士0.3 注:NS表示传感器未进行稳定性考核 4.3力传感器电气特性的要求 4.3.1力传感器的绝缘电阻应大于2000MQ.
GB/T33010一2016 4.3.2力传感器输人电阻偏差的最大允许值为其标称值的士5%,输出电阻偏差的最大允许值为其标 称值的士1% 4.4力传感器的其他要求 4.4.1力传感器的两端应配用具有合适结构和足够刚度的连接件及附件,附件不应随意更换 4.4.2力传感器及其附件的表面质量应符合GB/T26112007中第10章的规定 检验方法 5.1检验条件 力传感器应在下列规定的条件下进行检验 环境温度为(20士5),相对湿度不大于80%; a b)大气压力为90kPa106kPa; 无振动、无较强磁场的环境中 d)检测过程中,环境温度的变化不超过1C/h 5.2检验用器具 力传感器检验用器具如下 a)符合表3规定的力标准机; b)指示仪表(指示仪表的相关技术指标不应超过被检力传感器相应技术指标的三分之一); 激励电源(激励电源输出电压的四小时稳定性不应超过被检力传感器相应技术指标的五分 之 d)恒温箱(温度波动士0.5,温度梯度不大于2C) e 万用表; fD 绝缘电阻测试仪; g秒表 表3力标准机准确度级别的要求 被检力传感器准确度级别 力(基)标准机准确度级别 0,01/0,01NS 优于0,01级 0.02/0.02NS 不低于0.01级 0.03/0.03NS 0.05/0.05NS 不低于0.02级 0.1/0.1NS 不低于0.05级 0.3/0.3NS 0.5/0.5NS 不低于0.1级 1/1NS 5.3力传感器在标准环境下的放置时间 力传感器应在标准的检验条件下放置足够长的时间,以保证其温度与标准的检验条件的温度相同 并稳定 推荐传感器的放置时间不少于8h.
GB/T33010一2016 5.4 力传感器的连接与预热 检验前,应按照正确的接线方法将力传感器与激励及指示仪表相连,当使用外部激励电源时,应在 带负载(即力传感器的输人与激励电源连接)的状态下调节激励电源,将激励电源的输出电压调节到 力传感器规定的激励电压,并通电预热 预热时间不少于0.5h 待各个部分稳定后,方可进行检测 5.5力传感器的安装和加力条件 力传感器的两端应配用具有合适结构和足够刚度的连接件,与加力装置连接的部位均应平滑" 5.5.1 不得有锈蚀、擦伤和杂物 5.5.2力传感器的安装应保证力传感器的主轴线与加力轴线重合 5.6力传感器零点输出和零点漂移的检测 5.6.1将力传感器调整至工作状态 需要时,可以重新对力传感器输人端的激励电压进行测量和调整 5.6.2记录力传感器的零点输出读数0.,按式(1)计算力传感器零点输出与其满量程输出的比值Z Z= 会xI" 5.6.3使用秒表观察并记录力传感器在30min内零点输出读数的最大值和最小值,按式(2)计算力传 感器的零点漂移Z -0 md 0e n Z a ×100 力传感器重复性直线度、滞后和长期稳定性的检测 5.7 5.7.1将力传感器安装在力标准机上,连接力传感器和指示仪表并预热 需要时,可以重新对力传感 器输人端的激励电压进行测量和调整 根据需要调整指示仪表的零点 5.7.2以力传感器的额定力预加力3次,每次至额定力后,保持额定力30、至1min 再将力卸除到 零等得30、后,再脆加下-次顶加力 5.7.3卸除最后一次预加力后,等待1min,根据需要可以重新对力传感器输人端的激励电压进行测量 和调整 调整指示仪表的量程和零点并读取零点输出值 5.7.4在力传感器初始安装位置(0")以进程逐级施加力,力级宜均匀分布,第一级力一般为力传感器额 定力的10%,力级不应少于5级(不含零点),推荐8级,即力传感器额定力的10%、20%,30%、40%、 50%、60%、80%、100% 5.7.5以进程逐级施加力,直至力传感器的额定力 在施加到每一级力后,保持一定时间,再读取输出 值 力保持时间可取5s.15s,30 min,推荐取30,取其他3个时间时,应在记录中注明保持时间 5.7.6施加到力传感器的额定力后,以回程逐级卸除力,当达到每一级力后,保持一定时间,再读取输出读 n,推荐取30,取其他了个时间时,应在记录中注明保持时间 数 力保持时间可取5s、15s,30s、1nmin, 5.7.7将力传感器上的力卸除到零后,等待1nin,读取零点输出读数 需要时,重新调整指示仪表的零点 5.7.8按5.7.55.7.7重复检测3次 5.7.9对于0.01级、0.02级、0.03级,0.05级力传感器,在完成以上步骤后,将力传感器相对初始位置 依次旋转到120',240"的方位角位置上进行检测,若无法实现上述转角位置,允许采用下面的位置:90"、 180"、270 每次转位后,应先对力传感器预加额定力一次,再将力卸除到零,等待1min 然后以进程 逐级施加力,至少进行一组测量 一式(9)分别计算力传感器的额定输出?,重复性R,直线度L、滞后H、长期稳定性S 5.7.10按式(3)" 见图1) 无转位检测时: 0=习(o,一0 m ;1
GB/T33010一2016 有转位检测时 = -0 ,o, 注在转位检测时,/的计算中0"方位角的额定输出值应为0"方位角第一个试验循环时额定最大力时的读数值 AO 5 R= ×100 o 凶M L- ×100 0 A ×100 H- " 0 S 注当配用的指示仪表直接以mV/V为单位时,可直接引用力传感器额定力时指示仪表的指示值作为力传感器的 输出灵敏度,不必按式(8)计算 s ×100 输 校准曲线 出 量 重复性A 滞后0 直线度N0 零点输出6 力 额定最大力, 图 检测曲线 5.8力传感器蠕变和蠕变恢复的检测 5.8.1将力传感器安装在力标准机上,连接力传感器和指示仪表并预热 需要时,可以重新对力传感
GB/T33010一2016 器输人端的激励电压进行测量和调整 根据需要调整指示仪表的零点 5.8.2对力传感器施加3次预加力,每次至力传感器额定力,然后卸除到零 如果施加预加力对力传 感器的蠕变检测结果有影响,则不对力传感器施加预加力,并且,在检测前24h之内不应对力传感器施 加任何力 5.8.3第3次预加力卸除后,根据需要可以重新对力传感器输人端的激励电压进行测量和调整 调整 指示仪表的量程和零点并读取零点输出读数 5.8.4施加完预加力后,尽快施加力传感器额定力(施加时间不应超过30s),施加到最大力后立即(建 议在5s10s内)读取力传感器的输出值,然后在30min内按一定的时间间隔(一般不应超过5min 依次读取力传感器的输出值 5.8.5尽快卸除施加到力传感器上的力(卸除时间一般不应超过30s),卸除到零后立即(建议在5s一 s内)读取力传感器的输出值,然后在30min内按一定的时间间隔(一般不应超过5min)依次读取力 O 传感器的输出值 5.8.6按式(10)和式(11)分别计算力传感器的蠕变C，和蠕变恢复C, 在给出蠕变C，时,应注明加 力时间(i-o)和第一次读数时间(g一(见图2);在给出蠕变恢复C，时,应注明卸力时间(i一 和第一次读数时间(t;一t ×100 .(10 0 C (11 ×100 0 正蠕变 负糯变 正精变恢复 时间 to,6 负蠕变恢复 说明 从零试验力到力传感器额定力的时间 -从加到力传感器额定力到第一次读数的时间(5然一10) -t 观测辅变的时间(30min) 1 从力卸除到零至第一次读数的时间(5一10) - 观测辅变恢复的时间(30min) 与时间、,ds、t, 相对应的力传感器的输出读数 0 ,0,0,0 、0， 图2力传感器的蠕变特性
GB/T33010一2016 5.9力传感器零点输出温度影响和额定输出温度影响的检测 5.9.1将力传感器(包括尽可能多的电缆线)放到力标准机的恒温箱中,并安装调整到工作状态 5.9.2对力传感器施加3次预加力,每次加力至力传感器额定力后再将力卸除到零 5.9.3卸除第3次预加力后,等待1min,根据需要可以重新对力传感器输人端的激励电压进行测量和 调整 调整指示仪表的量程和零点并读取零点输出读数 5.9.4对力传感器施加传感器额定力,施加到最大力后,保持30s,读取输出值 再将力卸除到零,等 待1min,读取零点输出读数 需要时,可重新调整激励电压和指示仪表的零点,再读取零点输出值 重复进行3次 5.9.5升高恒温箱的温度至检测时的上限温度40C,在传感器的温度充分稳定后,按5.9.25.9.4重 复检测3次 5.9.6下降恒温箱的温度至检测时的下限温度一10C,在传感器的温度充分稳定后,按5.9.2一5.9.4 重复检测3次 5.9.7将恒温箱的温度恢复至与实验室环境条件相同,待温度充分稳定后,按5.9.,25,9.4重复检测 3次 5.9.8按式(12)和式(13)分别计算上限温度和下限温度时对力传感器零点输出的影响;按式(14)和 式(15)计算力传感器的上限温度和下限温度时的额定输出温度影响 0u-s Z ×100 12 10 0 0s Z ×100 13) l0 0H一0H Os 0s ×100 (14 S (0n 0l. 0s S ×100 15 5.9.9取Z亩和Zu二者的绝对值较大者作为力传感器的零点输出温度影响Z;取S.和S儿二者的绝 对值较大者作为力传感器额定输出温度影响S 5.9.10推荐在有条件时,对零点输出温度影响和额定输出温度影响分别进行检测 5.9.11如果升降温前后实验室环境温度不一致时,应分别用这两次结果进行计算,取其绝对值较大者 作为力传感器零点输出温度影响Z，和额定输出温度影响s 力传感器输入电阻、输出电阻和绝缘电阻的检测 5.10 首先确认力传感器电路的每个接头均未与外电路相接,并保持开路 5.10.1 用万用表接人力传感器的输人端和输出端,测量力传感器的输人电阻和输出电阻 5.10.2 用绝缘电阻测试仪接人力传感器的输人端的一个接头上和外壳上.,测量力传感器的绝缘电阻 5.10.3 如果输人电路和输出电路处于隔离状态,再把绝缘电阻测试仪接人力传感器的输出端的一个接头上和
GB/T33010一2016 外壳上,测量力传感器的绝缘电阻 若无特殊规定时,检测绝缘电阻时的电压取直流电压50V 如果 取其他电压时,应在检测结果中注明检测时的电压 5.11力传感器安全过载力的检测 5.11.1将力传感器安装在力标准机上,连接力传感器和指示仪表并预热 需要时,可以重新对力传感 器输人端的激励电压进行测量和调整 根据需要调整指示仪表的零点 5.11.2对力传感器施加4次超过力传感器额定力8%~12%的力,每次至最大力后,保持1min,再将 力卸除到零 力传感器经过安全过载力检测后应保持原来的级别和技术指标不变 检验证书 6.1如果力传感器在检验后满足本标准的要求,检验机构应签发至少包括下列内容的检验证书 力传感器型号,规格 a b)产品编号 e)准确度等级 d加力方式(拉或压); e)检验日期， 检验时的温度、湿度,大气压力 f 6.2检验证书的有效期最长不超过一年
GB/T33010一2016 附 录A 资料性附录 力传感器非轴向力影响的检测 A.1将力传感器安装在力标准机上,连接力传感器和指示仪表并预热 需要时,可以重新对力传感器 输人端的激励电压进行测量和调整 根据需要调整指示仪表的零点 A.2检测同心倾斜力(包含侧向力)的影响时,将两个倾角相同的楔块分别放在力传感器的上方和下方 (见图A.l),调整三者的相互位置,使力传感器承受同心倾斜力,楔块倾角的大小根据需要确定 片=eosa F=sina 图A.1 同心倾斜力试验示意图 A.3对力传感器施加3次预加力,每次至力传感器额定力,然后卸除到零 等待1min后,进行正式 试验 A.4根据需要可以重新对力传感器输人端的激励电压进行测量和调整 调整指示仪表的量程和零点 并读取零点输出读数 A.5对力传感器施加传感器额定力,施加到额定力后,保持30s,读取输出值 再将力卸除到零,等待 nmin,读取零点输出读数 A.6将力传感器相对初始位置依次旋转到90",180",270"的方位角位置上进行检测,每次转位后,重复 A.4A.5的步骤 A.7检测偏心倾斜力的影响时,将楔块放在力传感器的下方(见图A.2),调整两者的相互位置,使力传 感器承受偏心倾斜力,重复A.4A.6的步骤 楔块倾角的大小根据需要确定 10o
GB/T33010一2016 偏心量 图A.2偏心倾斜力试验示意图 A.8如果要改变偏心量,则应将加力圆柱换成凸形端面的加力圆柱,在凸形端面的加力圆柱和力传感 器上表面之间放置一平垫块,通过改变力传感器的位置来改变偏心量 A.9检测偏心力的影响时,通过改变力传感器和凸形端面的加力圆柱的相对位置来改变偏心量(见 图A.3),重复A.4A.6的步骤 A.10按式(A.l),式(A.2)和式(A.3)分别计算力传感器非轴向力影响所引起的偏差 cOSa Tax l00 A.1 cosa 100 A.2 0 lm D. ×100 (A.3) 0 偏心量 图A.3偏心力试验示意图 11
GB/T33010一2016 附 录 B 资料性附录 力传感器固有频率的检测 B.1将力传感器电路的输人端与激励电源相连接,输出端与示波器相连 B.2用激励设备或其他方法激发力传感器的受力部位,使其产生机械自振(例如用木棒敲击力传感器) B.3观察并记录示波器的波形,测出力传感器的自振周期丁,并按式(B.1)计算力传感器的固有频率f (B.1 -于 注，也可以用振动台等其他仪器测量力传感器的固有频率 12

力传感器的检验GB/T33010-2016

力传感器是一种测量物体受到的力的装置，广泛应用于工业自动化、机器人控制、汽车制造等领域。然而，由于不同生产厂家生产的力传感器可能存在质量问题，因此对其进行检验是非常必要的。 GB/T33010-2016《力传感器的检验》是一份关于力传感器检验方面的国家标准，旨在规范力传感器的检验方法和标准，确保其性能和质量符合要求。该标准主要从以下几个方面对力传感器进行了评估和检测： 1. 外观检查 外观检查是检验力传感器的第一步。在这一步中，需要检查力传感器的表面是否有明显的磨损、划痕或变形等问题。同时，还需要检查力传感器上的标识是否清晰、完整。 2. 静态特性检验 静态特性检验主要是评估力传感器的准确度和灵敏度。在这一步中，需要使用标准质量，对力传感器进行校准，并记录下数据以供参考。 3. 动态特性检验 动态特性检验是评估力传感器的响应速度、阻尼效应和频率响应等方面的性能。在这一步中，需要使用标准振动源，对力传感器进行测试，并记录下相关数据。 4. 环境适应性检验 环境适应性检验是评估力传感器在不同环境下的适应性。在这一步中，需要将力传感器暴露在不同的温度和湿度条件下，并记录下其响应情况。 通过以上四方面的检测，可以全面地评估力传感器的质量和性能，为生产和使用提供保障。因此，在选购力传感器时，企业应该优先选择符合GB/T33010-2016标准的产品，并定期进行检验，以确保其性能和质量符合要求。

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