ZEF-100 数显张力计技术详解

一、概述与产品定位

ZEF-100 是德国施密特 ZEF 系列中的 100 cN 量程机型。该系列定位于低张力（small tension）测量，主要面向纺织与细线材领域的张力抽检与工艺监控，可测量纤维、单纱、缝纫线及细金属丝等被测材料。

按厂家资料，ZEF 系列可覆盖最大 200 tex 的纤维与直径 Ø0.16 mm 的铜线。设备为手持式轻量机身，配备纤细的导丝器与小直径 V 型槽导轮，特别适合在空间受限、无法安装台式设备的现场条件下测量运行中的材料。

与台式张力测试台相比，ZEF-100 的核心价值在于三点：现场即测即读、无需固定被测路径、以及对运行中材料的无接触在线式抽检能力。

二、测量原理与结构

ZEF-100 采用应变片电桥（Strain gauge bridge）作为敏感元件。测量过程为：被测材料依次通过三个 V 型导轮，中间测量轮受张力作用产生微小挠度，该挠度经应变片电桥转换为电信号，再由数字电路换算为张力数值显示。测量轮的最大允许挠度为 0.5 mm。

仪器的信号链路特征如下：

导轮为滚珠轴承支承的 V 型槽结构，高速运转时滚动摩擦小、发热低，有助于减小对细丝的摩擦损伤与测量漂移。导丝器带导轮移位机构，可在不停止运行的条件下快速捕捉材料。机壳采用 POM（聚甲醛）高强度塑料，兼顾抗冲击与轻量化。

三、核心规格参数表

项目	参数	说明
测量范围	0.5 – 100.0 cN	约 0.5 – 100 g 换算力值
分辨率	0.1 cN	换算关系 1 cN = 1.02 g = 0.01 N
准确度	±1% FS ±1 digit	典型值 ±0.5% FS
超量程	约 10% FS	此区间无精度保证
过载保护	200% FS	短时机械保护上限
测量头宽度	43 mm	导丝器宽度，适配小空间
导轮槽径	Ø 7.4 mm	V 型槽小直径导轮
标定材料	PA Ø0.12 mm	聚酰胺单丝，适配约 95% 应用
温度系数（增益）	< ±0.01% FS/°C	增益温漂指标
采样率	内部 ≈1 kHz 输出 250 Hz	250 读数/秒；AVG/MIN/MAX 为 2 Hz
A/D 转换	12 bit	信号数字化处理
显示刷新率	2 次/秒	屏幕刷新节拍
测量单位	cN / g / N / lb	用户可切换
工作温度	10 – 45 °C	—
环境湿度	≤ 85% RH	最大相对湿度
电源	LiPo 锂电池 约 25 h 连续使用	充电约 3.5 h，USB AC 适配器 100–240 V
外形尺寸	157 × 124 × 32 mm	长 × 宽 × 高，TFT 版本
净重 / 毛重	约 200 g / 约 600 g	含收纳箱与适配器
自动关机	约 3 分钟未使用	自动断电保护
外壳材料	塑料（POM）	高强度塑料机壳
菜单语言	英 / 德 / 西 / 葡 / 法	出厂设定语言可选

FS = Full Scale（满量程）。量程、精度、尺寸等参数以厂家最新版本手册为准。

四、显示与数据处理

ZEF-100 采用彩色背光 TFT 显示屏（128 × 160），支持三种显示模式，以适配不同作业场景：

显示屏支持90° 步进旋转。由于仪器为手持使用、测量姿态千变万化，旋转显示可让读数始终朝向操作者，避免扭头或遮挡，显著提升读数效率。

数据处理方面，仪器在每个测量周期内自动记录最小值（MIN）、最大值（MAX）、上次读数、平均值（AVG）与标准差（STD Dev），可用于快速评估批次一致性。

五、关键功能详解

六、导轮选配与适用线速度

ZEF-100 的 V 型槽导轮有多种材质与最高线速度规格可选，选错导轮会直接限制可测线速并可能损伤被测材料：

订货代码	最大线速度	导轮材质	适用说明
Standard（标准）	900 m/min	硬质氧化铝	常规配置的默认选择
Code K	2000 m/min	硬化铝	高速应用
Code T	450 m/min	黑色塑料（POM）	表面平滑防滑，专用于氨纶（Lycra／莱卡）细丝
Code W	450 m/min	镀镍钢	耐磨型，适合硬质或粗旦材料

厂家另提供 ZEF-100-T 预配置机型，即 T 码平滑塑料导轮版本，针对氨纶弹性细丝测量场景优化，可直接选型使用。

七、ZEF / ZED 系列选型对照

ZE 系列包含 ZEF（细导轮、小空间）与 ZED（大导轮、更高速）两条产品线，覆盖 0.5 – 500 cN 区间：

型号	量程	分辨率	测量头宽度	标定材料
ZEF-50	0.5 – 50.0 cN	0.1 cN	43 mm	PA Ø0.12 mm
ZEF-100（本文主角）	0.5 – 100.0 cN	0.1 cN	43 mm	PA Ø0.12 mm
ZEF-200	1 – 200.0 cN	0.1 cN	43 mm	PA Ø0.12 mm
ZED-200	1 – 200.0 cN	0.1 cN	63 mm	PA Ø0.20 mm
ZED-500	1 – 500 cN	0.1 cN	63 mm	PA Ø0.20 mm

选型判断要点：

• 被测张力日常运行区间落在 20%–80% 量程内时精度表现最佳，量程过大反而降低有效分辨率利用率；
• 安装空间狭窄、需在设备内部或窄缝中测量 → 选 ZEF 系列（43 mm 测量头）；
• 线速度高、需大直径导轮 → 选 ZED 系列（63 mm 测量头，最高线速可达 2000 / 3500 / 5000 m/min，导轮材质选项更多）；
• 被测材料为较粗的纤维或线材 → 关注标定材料差异，必要时定制标定。

站内同系列已上架机型：ZEF-50（0.5–50 cN）、ZEF-100（0.5–100 cN）、ZEF-200（1–200 cN）。需要更大量程的线材、纱线或铜丝张力测量，可对比同品牌的 DTS-1000 数显张力计；需要指针式大读数表头，可对比 DX2-1000 与 DX2-2000。

八、标定、证书与合规

ZEF-100 出厂按施密特工厂标定程序（SCHMIDT factory procedure）完成标定，标准标定材料为直径 Ø0.12 mm 的聚酰胺单丝（PA 单丝），厂家标注该标定可覆盖约 95% 的实际应用。

当被测材料在直径、刚度或截面形状上与标准标定材料差异显著时，测量结果会引入系统偏差。此时建议使用客户实际材料进行定制标定，需提供约 5 m 的材料样品。仪器内置3 个独立标定材料存储位，可在 cN、g、N、lb 之外切换对应的定制标定参数，实现"一台机器、多材料、多单位"的现场切换。

九、典型应用场景

十、使用与维护要点

1. 量程匹配：测量前先估算张力区间，确认落在 0.5–100 cN 内。长期接近量程上限使用会牺牲有效精度，并提高过载风险。
2. 避免超量程：瞬时超量程约 10% FS 无精度保证；机械过载保护上限为 200% FS，不应将其作为正常测量区间使用。
3. 导轮选配：线速度超过 900 m/min 须改用 K 码导轮；测量氨纶等弹性丝必须使用 T 码平滑塑料导轮，金属导轮易打滑损伤纤维。
4. 阻尼调优：张力波动大的工况提高阻尼档位以获得稳定读数；观察动态响应时降低阻尼档位。
5. 材料差异标定：被测材料与 PA 单丝差异较大时做定制标定，否则读数存在系统偏差。
6. 环境限制：工作温度 10–45 °C，湿度不超过 85% RH。超出范围将影响精度与元件寿命。
7. 电池管理：连续使用约 25 小时，充电约 3.5 小时。仪表 3 分钟无操作自动关机，长期存放请保持电池余量并定期充电。
8. 清洁与防护：细纱场景下绒毛与油污易附着于导轮，导致打滑与读数漂移。定期用无纺布清洁导轮槽，勿使用腐蚀性溶剂；避免跌落与超载加载。

十一、常见问题 FAQ

十二、规格版本说明