日本共和電業(yè)(KYOWA)通用箔式應(yīng)變片作為工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域的核心感應(yīng)部件,其選型質(zhì)量直接決定應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及應(yīng)用成本的合理性。工業(yè)場(chǎng)景的多樣性(如高溫、高濕、振動(dòng)、腐蝕等復(fù)雜環(huán)境)與測(cè)量需求的差異化(如應(yīng)變類型、精度等級(jí)、量程范圍等),要求選購過程必須遵循 “需求拆解 — 參數(shù)匹配 — 場(chǎng)景適配 — 成本優(yōu)化" 的核心邏輯。本手冊(cè)從工業(yè)實(shí)際應(yīng)用出發(fā),系統(tǒng)梳理選型關(guān)鍵維度,幫助用戶避開選型誤區(qū),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與工業(yè)需求的精準(zhǔn)匹配。
KFG 系列:單向應(yīng)變通用型,適用于大多數(shù)工業(yè)場(chǎng)景的單向應(yīng)變測(cè)量,如機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化生產(chǎn)線力值間接測(cè)量、普通科研實(shí)驗(yàn)等。該系列優(yōu)勢(shì)在于性價(jià)比高、適配性強(qiáng),敏感柵材料以銅鎳合金(康銅)為主,電阻規(guī)格涵蓋 120Ω、350Ω 等常規(guī)類型,溫度補(bǔ)償范圍廣,是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用泛的基礎(chǔ)系列。
KFGS 系列:剪切應(yīng)變專用型,針對(duì)構(gòu)件剪切應(yīng)變測(cè)量設(shè)計(jì),如軸承載荷檢測(cè)、機(jī)械關(guān)節(jié)扭矩監(jiān)測(cè)、復(fù)合材料剪切應(yīng)力測(cè)試等場(chǎng)景。敏感柵采用特殊排布方式,可精準(zhǔn)捕捉剪切方向的微小應(yīng)變,搭配聚酰亞胺基底,具備良好的柔韌性與耐環(huán)境性,適合貼合曲面、異形構(gòu)件。
KFGE 系列:高溫環(huán)境專用型,適配工業(yè)高溫工況,如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體應(yīng)力監(jiān)測(cè)、高溫設(shè)備部件應(yīng)變檢測(cè)等。敏感柵采用耐高溫合金材料,基底選用陶瓷或耐高溫樹脂,工作溫度范圍可達(dá) -55℃~300℃,部分型號(hào)支持更高溫域,同時(shí)具備優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性,可抵御高溫環(huán)境下的性能衰減。
KFGK 系列:高應(yīng)變量程型,針對(duì)大應(yīng)變測(cè)量場(chǎng)景設(shè)計(jì),如彈性體變形監(jiān)測(cè)、材料拉伸壓縮實(shí)驗(yàn)、沖擊載荷下的應(yīng)變采集等。額定應(yīng)變范圍可達(dá) ±5000×10^-6~±10000×10^-6,敏感柵材料經(jīng)過特殊處理,具備良好的彈性恢復(fù)能力,避免過載導(dǎo)致的變形。
KFGA 系列:高精度科研型,適用于對(duì)測(cè)量精度要求的科研實(shí)驗(yàn)、精密設(shè)備檢測(cè)場(chǎng)景。該系列采用超細(xì)敏感柵設(shè)計(jì),分辨率可達(dá) 1×10^-6,非線性誤差≤±0.1%,搭配專用溫度補(bǔ)償技術(shù),可限度降低環(huán)境干擾帶來的測(cè)量誤差。
KYOWA 通用箔式應(yīng)變片型號(hào)包含關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),以經(jīng)典型號(hào) KFGS-2-120-C15 為例,各部分含義如下:
前綴(KFGS):系列代號(hào),代表剪切應(yīng)變專用型;
敏感柵長度(2):單位為 mm,常見規(guī)格有 0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm 等,長度越小越適合局部應(yīng)變測(cè)量,長度越大適配大面積均勻應(yīng)變場(chǎng)景;
標(biāo)準(zhǔn)電阻值(120):單位為 Ω,核心規(guī)格為 120Ω(通用型)、350Ω(低功耗型),部分特殊型號(hào)為 60Ω、1000Ω,需與后續(xù)信號(hào)處理設(shè)備(放大器、采集器)的輸入電阻匹配;
溫度補(bǔ)償規(guī)格(C15):對(duì)應(yīng)適配的被測(cè)構(gòu)件熱膨脹系數(shù)(15×10^–6/℃),常見規(guī)格有 C5、C11、C15、C23、C27 等,需根據(jù)被測(cè)構(gòu)件材質(zhì)(鋼材、鋁材、復(fù)合材料等)選擇匹配規(guī)格,否則會(huì)引發(fā)溫漂誤差。
單向應(yīng)變測(cè)量:選擇 KFG 系列(通用型)或 KFGA 系列(高精度型),如機(jī)械臂受力桿的軸向應(yīng)變監(jiān)測(cè)、橋梁結(jié)構(gòu)單向應(yīng)力檢測(cè);
剪切應(yīng)變測(cè)量:優(yōu)先選擇 KFGS 系列,如齒輪箱軸的剪切應(yīng)力監(jiān)測(cè)、聯(lián)軸器扭矩測(cè)量;
多向應(yīng)變測(cè)量:可組合使用多個(gè)單向應(yīng)變片(如 KFG 系列),或選擇 KYOWA 多向應(yīng)變片系列(如 KFG-3A 三向應(yīng)變片),適用于復(fù)雜構(gòu)件的三維應(yīng)力分析;
大應(yīng)變測(cè)量:選擇 KFGK 系列,如橡膠制品變形監(jiān)測(cè)、金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)。
微小構(gòu)件 / 局部應(yīng)變:選擇敏感柵長度≤2mm 的型號(hào),如微型傳感器應(yīng)變檢測(cè)、精密齒輪齒根應(yīng)變測(cè)量;
大型構(gòu)件 / 均勻應(yīng)變:選擇敏感柵長度≥3mm 的型號(hào),如大型機(jī)床床身應(yīng)變監(jiān)測(cè)、建筑結(jié)構(gòu)梁的應(yīng)力檢測(cè);
曲面 / 異形構(gòu)件:選擇敏感柵長度較小(1~2mm)且基底為柔性材料(聚酰亞胺)的型號(hào),如管道外壁應(yīng)變監(jiān)測(cè)、曲面殼體應(yīng)力檢測(cè)。
常規(guī)工業(yè)場(chǎng)景:優(yōu)先選擇 120Ω 型號(hào),適配大多數(shù)通用型信號(hào)放大器(如 KYOWA DPM-9104)、數(shù)據(jù)采集器,通用性強(qiáng)、采購成本低;
低功耗 / 遠(yuǎn)距離傳輸場(chǎng)景:選擇 350Ω 型號(hào),較低的電流消耗可減少長線傳輸中的信號(hào)衰減,適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離布線(如車間流水線多測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè));
特殊設(shè)備適配:若配套設(shè)備(如專用數(shù)據(jù)采集卡)有指定輸入電阻要求,需嚴(yán)格匹配對(duì)應(yīng)電阻值的應(yīng)變片,避免阻抗不匹配導(dǎo)致信號(hào)失真。
被測(cè)構(gòu)件為鋼材(熱膨脹系數(shù)≈11×10^–6/℃):選擇 C11 規(guī)格;
被測(cè)構(gòu)件為鋁材(熱膨脹系數(shù)≈23×10^–6/℃):選擇 C23 規(guī)格;
被測(cè)構(gòu)件為復(fù)合材料(熱膨脹系數(shù)≈15×10^–6/℃):選擇 C15 規(guī)格;
高溫工況(>150℃):選擇 KFGE 系列高溫型,其溫度補(bǔ)償范圍更寬,且材料耐溫性能優(yōu)異,同時(shí)需搭配高溫專用膠粘劑(如 KYOWA EP-400 系列)。
工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)監(jiān)測(cè):選擇常規(guī)精度型號(hào)(非線性誤差≤±0.5%),如 KFG 系列、KFGS 系列,可滿足生產(chǎn)過程中的趨勢(shì)性監(jiān)測(cè)需求;
設(shè)備故障診斷 / 質(zhì)量檢測(cè):選擇高精度型號(hào)(非線性誤差≤±0.2%),如 KFGA 系列、KFGS 高精度款,確保及時(shí)捕捉微小應(yīng)變異常;
科研實(shí)驗(yàn) / 精密測(cè)量:選擇超高精度型號(hào)(非線性誤差≤±0.1%),如 KFGA 系列款,搭配 KYOWA 專用校準(zhǔn)設(shè)備,保障實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
高溫環(huán)境(>60℃):選擇 KFGE 系列高溫型,敏感柵材質(zhì)為耐高溫合金,基底為陶瓷或耐高溫樹脂;
高濕 / 潮濕環(huán)境(相對(duì)濕度>85%):選擇防水型應(yīng)變片(如 KFG 系列防水款)或搭配防水涂層,基底優(yōu)先選擇聚酰亞胺材質(zhì),其耐濕性優(yōu)于紙基;
腐蝕環(huán)境(如化工車間、海洋環(huán)境):選擇耐腐蝕涂層應(yīng)變片,敏感柵采用不銹鋼合金材質(zhì),避免化學(xué)介質(zhì)侵蝕;
振動(dòng)環(huán)境(如機(jī)床、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊):選擇引線加固型型號(hào),減少振動(dòng)導(dǎo)致的引線脫落、接觸不良,同時(shí)確保安裝牢固,避免應(yīng)變片與構(gòu)件脫離。
需求分析:單向應(yīng)變測(cè)量、常溫環(huán)境(0~40℃)、工業(yè)級(jí)精度、120Ω 通用電阻、適配鋼材構(gòu)件;
選型推薦:KFG-3-120-C11(敏感柵長度 3mm,適配機(jī)械臂桿件均勻應(yīng)變,C11 補(bǔ)償規(guī)格匹配鋼材,120Ω 適配通用放大器)。
需求分析:單向應(yīng)變測(cè)量、高溫環(huán)境(150~250℃)、高精度、350Ω 低功耗、適配鋁材構(gòu)件;
選型推薦:KFGE-5-350-C23(KFGE 系列高溫型,耐溫 300℃,5mm 敏感柵適配缸體大面積應(yīng)變,350Ω 低功耗,C23 補(bǔ)償規(guī)格匹配鋁材)。
需求分析:剪切應(yīng)變測(cè)量、常溫環(huán)境、超高精度、120Ω 電阻、適配復(fù)合材料(熱膨脹系數(shù) 15×10^–6/℃);
選型推薦:KFGS-2-120-C15(KFGS 系列剪切專用,2mm 敏感柵捕捉局部剪切應(yīng)變,C15 補(bǔ)償規(guī)格匹配復(fù)合材料,搭配 KFGA 系列高精度放大器)。
需求分析:單向應(yīng)變測(cè)量、高濕 / 腐蝕環(huán)境、工業(yè)級(jí)精度、120Ω 電阻、適配鋼材構(gòu)件;
選型推薦:KFG-5-120-C11 防水腐蝕款(5mm 敏感柵適配船舶結(jié)構(gòu)大面積應(yīng)變,C11 補(bǔ)償規(guī)格匹配鋼材,防水腐蝕涂層抵御海洋環(huán)境侵蝕)。
后果:應(yīng)變片與被測(cè)構(gòu)件熱膨脹系數(shù)不匹配,環(huán)境溫度變化時(shí)產(chǎn)生虛假應(yīng)變,測(cè)量數(shù)據(jù)漂移;
解決方案:先明確被測(cè)構(gòu)件材質(zhì)及熱膨脹系數(shù),再對(duì)照 KYOWA 溫度補(bǔ)償規(guī)格表選擇對(duì)應(yīng)型號(hào),若不確定系數(shù),可咨詢 KYOWA 技術(shù)支持或參考常見材料熱膨脹系數(shù)表。
后果:微小構(gòu)件選用長敏感柵,導(dǎo)致局部應(yīng)變被平均化,測(cè)量結(jié)果失真;大型構(gòu)件選用短敏感柵,無法捕捉均勻應(yīng)變,數(shù)據(jù)波動(dòng)大;
解決方案:根據(jù)被測(cè)構(gòu)件尺寸及應(yīng)變分布情況選擇,微小構(gòu)件(尺寸<10mm)選用≤2mm 敏感柵,大型構(gòu)件(尺寸>50mm)選用≥3mm 敏感柵,異形構(gòu)件優(yōu)先選用短敏感柵。
后果:普通工業(yè)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景選用科研級(jí)高精度應(yīng)變片,采購成本增加 3~5 倍,但實(shí)際使用中無法發(fā)揮其精度優(yōu)勢(shì),造成資源浪費(fèi);
解決方案:根據(jù)需求匹配精度等級(jí),工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)選用常規(guī)精度型號(hào),設(shè)備檢測(cè)、科研實(shí)驗(yàn)選用高精度型號(hào),實(shí)現(xiàn)性能與成本的平衡。
需求拆解:明確測(cè)量類型(單向 / 剪切 / 多向)、應(yīng)變量程、精度要求、被測(cè)構(gòu)件材質(zhì)及尺寸;
環(huán)境評(píng)估:確定使用環(huán)境的溫度、濕度、腐蝕情況、振動(dòng)強(qiáng)度等關(guān)鍵參數(shù);
參數(shù)匹配:根據(jù)需求與環(huán)境,篩選系列、敏感柵長度、電阻值、溫度補(bǔ)償規(guī)格等核心參數(shù);
配套確認(rèn):確認(rèn)與放大器、采集器、膠粘劑等配套產(chǎn)品的兼容性;
樣品測(cè)試:復(fù)雜工況或大批量采購前,索取樣品進(jìn)行實(shí)際工況測(cè)試,驗(yàn)證產(chǎn)品性能是否符合要求;
批量采購:測(cè)試通過后,選擇正規(guī)供應(yīng)商進(jìn)行批量采購,確保產(chǎn)品質(zhì)量與供貨穩(wěn)定性。
優(yōu)先選擇 KYOWA 代理商:確保產(chǎn)品為原廠,避免采購到偽劣產(chǎn)品,同時(shí)可獲得技術(shù)支持與售后服務(wù);
關(guān)注供應(yīng)商的行業(yè)經(jīng)驗(yàn):選擇專注于工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域、服務(wù)過同類客戶的供應(yīng)商,其能提供更專業(yè)的選型建議與應(yīng)用指導(dǎo);
確認(rèn)售后服務(wù)能力:要求供應(yīng)商提供產(chǎn)品質(zhì)保(通常原廠質(zhì)保 1 年)、校準(zhǔn)服務(wù)、技術(shù)咨詢等支持,確保使用過程中遇到問題可及時(shí)解決;
評(píng)估供貨穩(wěn)定性:工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì)供貨周期要求較高,選擇庫存充足、供貨周期短(通常 1~4 周)的供應(yīng)商,避免因缺貨影響生產(chǎn)進(jìn)度。
日本 KYOWA 通用箔式應(yīng)變片的選購核心在于 “精準(zhǔn)匹配",需以工業(yè)需求為導(dǎo)向,從測(cè)量類型、參數(shù)規(guī)格、環(huán)境適應(yīng)性、配套兼容性等多維度綜合考量,同時(shí)避開常見選型誤區(qū),實(shí)現(xiàn)性能、成本與穩(wěn)定性的平衡。本手冊(cè)提供的選型邏輯與實(shí)操指南,可直接應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)械制造、科研實(shí)驗(yàn)等各類場(chǎng)景。若遇到復(fù)雜工況或特殊需求,建議及時(shí)聯(lián)系 KYOWA 技術(shù)支持或供應(yīng)商,獲取定制化選型方案。通過科學(xué)選型,讓 KYOWA 通用箔式應(yīng)變片充分發(fā)揮其高精度、高穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì),為工業(yè)測(cè)量提供可靠的技術(shù)支撐。