大力值, 對堅固性極高的要求 – 結(jié)構(gòu)高度低，集成方便，費用低 – 使用環(huán)形力墊圈有很多原因。用途也多種多樣，從壓接和鉚接等數(shù)不清的工業(yè)力測量應用，到風力渦輪機或軌道螺紋連接的長期監(jiān)測。
一般來說，力墊圈有以下多種要求:
即使使用最新的技術，一種物理原理也無法滿足所有的要求。基于這個原因，現(xiàn)在通常采用的力墊圈一般有應變和壓電兩種原理。
基于應變的力墊圈由一個環(huán)形彈性體構(gòu)成，將應變片用粘合劑固定在該彈性體上。與應變傳感器情況相同，作用力使彈性體產(chǎn)生變形，引起應變，應變片能將其轉(zhuǎn)換為電阻的變化。應變片組成惠斯通電橋，在在施加電壓后，就會產(chǎn)生與施加力成比例的可測量電壓。
在設計應變力墊圈時，應變片需要實現(xiàn)盡可能大的角度覆蓋，使其整個表面具有均勻的靈敏度。HBM 最新 KMR+ 系列力墊圈，采用焊接焊封，適合長期在惡劣環(huán)境下使用，如戶外，鐵路或風力渦輪機等。應變技術的優(yōu)點是傳感器自身是無漂移的。特別適合監(jiān)測任務（如監(jiān)測螺紋連接或電纜張力），因為傳感器無需調(diào)零或重置，適合長期測量。
壓電力墊圈由兩塊壓電材料晶體組成，通常是石英。電極（紅色）安裝在這些晶體之間。每個晶體的另一側(cè)連接到力墊圈的外殼（黃色和綠色）。
當施加力時，傳感器產(chǎn)生電荷（壓電效應），由一個特殊的同軸電荷電纜饋送到電荷放大器，在那里它被轉(zhuǎn)換成一個可測量的電壓信號，但晶體表面大小與靈敏度無關，這與應變傳感器形成了鮮明對比，其靈敏度取決于標稱（額定）力。
因此，壓電傳感器的靈敏度不取決于傳感器的尺寸，也不取決于標稱（額定）力。因此，可以用來測量非常小的力，并增加其他參數(shù)的自由度，例如高過載穩(wěn)定性或幾何尺寸。還有其他優(yōu)點：閾值更小，測量范圍非常廣泛。
此外，傳感器在整個負載應用具有相同的靈敏度。需要非常高的絕緣電阻，因此電氣連接必須符合嚴格的要求。但所有壓電傳感器都具有漂移，因此無法使用此技術執(zhí)行長期監(jiān)測任務。
電荷可以產(chǎn)生短路，將傳感器設置歸零。其優(yōu)點是，即使作用力很大，也可以記錄非常小的力。如果進行了重置，則可以使用初始負載為數(shù)kN的壓電傳感器地測量10N 的力。
應變與壓電傳感器相輔相成。以下是一些測量任務的首選技術：
| 預期用途/要求 | 推薦的解決方案 |
| 測量范圍需大于10倍 | CFW 或 CLP 壓電傳感器 |
| 長期監(jiān)控任務 | KMR+ |
| 鉚接、壓力機和類似設備的過程控制 | 兩種測量原理都可以使用 |
| 在極端條件、高濕度下使用 | KMR+ |
| 無預應力使用 | KMR+ |
| 要求極高的過載穩(wěn)定性 | CFW 或 CLP 壓電傳感器 (選擇大量程) |
| 高初始載荷下小載荷測量 | CFW 或 CLP 壓電傳感器 |
| 高動態(tài)測量 | 兩種測量原理都可以使用 |
所有的力墊圈都具有極小的位移。這是一個優(yōu)勢，因為力傳感器的剛度也可以通過將標稱（額定）力除以位移來計算：因此，小位移等于高剛度，這反過來意味著其具有極高固有頻率。由于傳感器的最大測量頻率取決于整個系統(tǒng)的固有頻率，小位移意味著傳感器適用于高動態(tài)測量。
同樣，小位移意味著傳感器必須承受其整個表面的均勻載荷，以防止個別區(qū)域過載。同樣適用于兩種類型的傳感器。因此，應將與傳感器接觸表面磨平，以確保它們均勻。還要求硬度為40 HRC。
KMR+用應變片覆蓋了一個很大的角域。它的特點是加載板能均勻地將力分布到力墊圈上，從而改善傳感器的性能。這大大降低了重復性誤差和彎矩靈敏度，同時對連接件的接觸點也提出了較低的要求。
對壓電力墊圈來說，預應力加載是非常重要的。通常用螺栓來完成。要求性能等級為10.9或12.9。預應力對于將壓電力墊圈的部件（即晶體、電極和外殼）相互壓接很重要：
如圖所示，壓電力墊圈的最大允許彎矩取決于荷載：最大允許彎矩不能超過預應力和待測力的總和的50%，。例如：您使用的是CFW/330KN，您希望測量的過程力大約為95 kN。因此，最佳預應力為70kn，因為70kn和95kn之和為165kn，最大允許彎矩為總和的一半。
如果力墊圈是用螺栓預加應力安裝的，則螺栓的預加應力作用在力墊圈上，并作用于要測量的力F，如下圖所示。
如果對結(jié)構(gòu)施加力，會產(chǎn)生很小的變形。這會使螺栓發(fā)生輕微的應變消除，導致預應力下降。這會使得測量點比沒有預應力加載的墊圈更不靈敏。如果需要定量測量值，則必須校準力墊圈。當然，定性（比較）測量也可以在沒有校準的情況下進行。
校準是指與已知量的比較。力墊圈可以在安裝時進行校準，方法是將力墊圈與力傳感器串聯(lián)。當然，您還可將包含力墊圈的測量結(jié)構(gòu)發(fā)送到工廠進行校準。通常，使用已校準的力傳感器校準與力墊圈進行比對是最簡單的選擇。
如果使用具有DAkkS（德意志聯(lián)邦共和國國家認證機構(gòu)）校準證書的傳感器，也可以按照質(zhì)量標準的要求，將力墊圈連接到具有計量溯源性的設備上完成。
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