为了更好地实施科学注塑，就需要用到模内压力传感器。目前主流的模内压力传感器按照使用的技术分为压电式(Piezo)和应变式(Strain Gage)。按照安装类型又分为直接式和间接式。
面对种类繁多的传感器，很多客户在选择的过程中会面临选择困难。有些厂商说直接式压力准确，有些厂商说间接式安装方便，有些厂商说压电式经久耐用，有些厂商又说应变式经济实惠。今天，科学君就帮你扒一扒各自的特点，看完分析，相信怎么选你就心里有数了。
首先，我们从原理上分析一下压电式和应变式的差别。
压电式传感器
要了解压电式传感器，不得不先了解什么是压电效应。1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。1881年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了正逆压电常数。1984年，德国物理学家沃德马·沃伊特（德语：Woldemar Voigt），推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。Piezo来自希腊语“Piezein”，意为“压力”。
当某些物质沿着其某一方向施加压力或者拉力时，会产生变形，此时这种材料的两个表明将产生符号相反的电荷。当去掉外力后，它又重新回到不带电的状态，这种现象被称为正压电效应。正压电效应示意图如图一所示。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。
图1 正压电效应示意图
能够产生压电效应的材料被称为压电材料，常见的压电材料包括石英、压电陶瓷等。在模内压力应用领域，一般会使用石英作为压电材料。
应变式传感器
应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。应变计是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。应变片受压之后，长度会发生变化，继而带来电阻的变化。测力系统通过对电阻变化的侦测来判断压力的变化。具体原因如图2所示
图2 应变式压力传感器原理
为了判断各种传感器针对模内压力监控各差异，笔者设计了如下实验。
实验一：
将压电式直接传感器安装在顶针顶部，和顶针齐平，在顶针底部安装间接传感器。这样可以确保应用于直接传感器的压力也应用于顶针下方的间接传感器。具体如图3示意图。在实验过程中，我们分别安装了压电式间接传感器和应变式间接传感器。
图3 实验一示意图
实验二
在实验二中，我们直接将间接式传感器的头部作为顶针头部和塑料接触，这样就能保证直接式和间接式传感器和塑料的接触面积是一样的。
图4 实验二示意图
实验三
在实验三中，我们在塑料产品的同一个位置的两个对立面分别安装直接式压电传感器和顶针，顶针再传递压力给间接式传感器。
图5 实验三示意图
在实验过程中，作者使用了A品牌的应变式间接传感器和B品牌的压电式间接传感器，直接式压电传感器使用的是B品牌的，然后相关的数据处理使用A品牌的系统，系统的数据采样周期为250次/秒。
整个测试在一台Fanuc电动机上完成，材料为PP。
测试结果：
表格1显示了三个实验的测试结果。在模内压力监控领域，目前比较通用的是将压力曲线的积分值或者/和压力曲线的峰值作为监控标准，监测模次与模次之间的压力曲线变化情况。所以，我们分别将三种实验条件下的压力积分值和压力峰值做了统计和分析，从而了解其相关性。相关性越高，表示曲线一致性越高。
表格1 测试结果
图6 测试曲线
在实验1测试过程中，我们可以看到压电直接传感器和应变间接传感器在前期几乎完全一致，在注塑后期才出现了微小的偏差。压电直接传感器的峰值读书略微高于应变间接式，但是压电直接式的压力衰减速度也更快。我们将间接式换成压电式以后的结果也是一样的。所以，这个不是传感器技术造成的，而是安装方式造成的。
结论
虽然我们在三个实验中都测量到了不同传感器读数的差异，但这个差异并没有多大的实际意义。这个差异针对注塑的应用场合完全不足以带来任何实际在产品上的变化。
尽管直接和间接、应变式和压电传感器的性能存在细微差异，但在注塑过程控制和过程监控方面，这些传感器类型中的任何一种都是等效的。所以，当我们在选择传感器的时候，可能更应该关注的是应用条件（如温度等）、安装方便和成本等因素。
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