先确认测量的是接触力
落锤、碰撞或冲压过程中的接触力通常持续时间短、变化快。将压电式力传感器布置在明确的传力路径中,可记录冲击力时间历程 F(t),比较不同试件或加载条件。
图中为落锤试验设备及其横梁测力布置。本文围绕测量方法说明,不将图中试验结果作为本网站的项目交付数据。
- 力传感器记录传力路径中的载荷;加速度传感器记录运动响应,两者不能直接替代。
- 测试前明确冲击方向、预期峰值、脉冲持续时间、重复频率与夹具空间。
让载荷经过传感器,而非旁路结构
环形压电测力元件可安装在受力组件之间;带冲击帽的测力传感器则用于相应的直接接触测量。结构选择取决于力的作用位置、方向与传感器安装要求。
落锤示例采用横梁上的多个石英力环测力。多点结果能否求和,应结合传力路径、通道标定和时间一致性判断。
- 按具体型号确认预紧、受力面平整度、安装扭矩和冲击帽,不把通用图示当作安装图纸。
- 检查偏载、弯矩、载荷旁路与机械限位;安装后核对整套结构的动态响应。
- 对落锤和飞散件设置防护及联锁,调试时从受控低载荷开始。

按输出类型配置调理与采集
IEPE 型压电力传感器内置电子电路,需要匹配的恒流供电及电压输入;电荷输出型需配合电荷放大器和合适的低噪声线缆。两种接入方式不能直接互换。
- 按灵敏度、预期峰值和调理增益核对信号范围,避免传感器或采集端过载削顶。
- 结合脉冲持续时间选择系统带宽、采样率和抗混叠设置,设置预触发以保留冲击前基线。
- 固定线缆并检查接头、屏蔽及接地,排查线缆运动或电气干扰带来的伪信号。
从完整波形判断峰值与冲量
保留原始力时间历程,在明确的积分区间内提取峰值、脉宽与冲量。冲量是力对时间的积分;吸收能量还需要位移等信息,不能用冲量替代。
- 先检查零点、饱和、二次碰撞和振铃,再比较重复试验;明显尖峰不一定等于真实载荷峰值。
- 测量链时间常数会影响较长脉冲和低频成分;压电测力不适合无限期保持的静态载荷测量。
- 安装质量和附加质量会影响系统频响,不能只凭传感器未安装时的固有频率判断适用性。
用试验条件确定测力配置
选型时同时考虑传感器、预紧结构、夹具、调理器和采集系统。先明确测力位置及载荷路径,再核对各环节的量程与动态性能。
- 请提供冲击对象、预计力范围、脉冲时间、加载方向和安装示意。
- 补充温度、线缆长度、输出形式、触发方式与需要统计的指标。
- 最终配置需进行安装与通道校验,并通过代表性样件试验确认。
