影响称重传感器稳定因素解读
称重传感器利用电阻应变原理构成。当被测的力通过拉压头直接作用于粘贴有电阻应变片的空心圆柱体的应变简上,则应变简轴向压缩,径向膨胀,相应轴向电阻应变值降低,径向值增加,电桥失去平衡,在外界提供电桥电源时则角输出端有不平衡的电压输出该电压正比于作用在荷重称重传感器上的被测力。称重传感器电路采用八片电阻应变片组成全桥结。
称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用宁波辰邦智能传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用称重传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上,新旧国标有质的差异。
传统概念上,宁波辰邦智能负荷传感器是称重传感器、测力传感器的统称,用单项参数评价它的计量特性。旧国标将应用对象和使用环境条件完全不同的“称重”和“测力”两种传感器合二为一来考虑,对试验和评价方法未给予区分。旧国标共有21项指标,均在常温下进行试验;并用非线性、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度附加误差以及额定输出温度附加误差6项指标中的最大误差,来确定称重传感器准确度等级,分别用0.02、0.03、0.05表示。
影响称重传感器稳定因素:
所谓的稳定性,就是机器本身能够保持原来的性能。然而影响称重传感器的稳定性的因素是有很多种的。那我们先说影响的因素吧。
1:就是自然天气的影响。特别是高温的天气。称重传感器的表面是一层涂上去的材料,如果长期在太阳下暴晒。他的外层保护层是会被破坏掉的。从而影响机器本身内部的一些基本性能,从而就无法保证其原有的性能。因而其稳定性就改变掉了。
2:就是一些特殊的条件。例如,寒冷潮湿的天气,亦或者是在室外经常遭受粉尘天气。这些个情况,是其容易造成称重传感器内部线路的短路的。从而影响机器的稳定性。
3:由于称重传感器是一种通电的机器,所以其千万不能随便受到带有较强的酸性或者是较强的碱性的物质接触。接触后,不仅仅是说机器的稳定性不能得到保证。同时其的机器也会受到损害的。
4:在使用称重传感器的时候,一定要远离放有容易着火或者是容易爆炸的物品的地方。因为称重传感器在运行的时候是会释放大量的热量的。从而影响机器的正常运行。
5:应变式称重测力传感器的工作原理和总体结构决定了,在生产工艺流程中有些工序必须手工操作,人为的因素对称重测力传感器的质量影响较大。因此必须制订科学合理并可重复的制造工艺流程,并在其中增加电子计算机控制的自动化或半自动化工序,尽量减少人为因素对产品质量的影响。
6:应变式称重测力传感器属于装配制造,贴片组桥后就形成了产品,由于内部不可避免的产生一些缺陷和外界环境条件的影响,称重测力传感器的某些性能指标达不到设计要求,因此必须进行各项电路补偿与调整,提高称重测力传感器本身的稳定性和对外部环境条件的稳定性。完善而精细的电路补偿工艺,是提高称重测力传感器稳定性的重要环节。
7:防护与密封是称重测力传感器制造工艺流程中的要害工序,是称重测力传感器耐受客观环境和感应环境影响而能稳定可靠工作的根本保障。如果防护密封不良,粘贴在弹性元件上的电阻应变计及应变粘结剂胶层,都会吸收空气中的水分而产生增塑,造成粘结强度和刚度下降,引起零点漂移和输出无规律变化,直至称重测力传感器失效。因此有效的防护密封是称重测力传感器长期稳定工作的根本保证,否则将使各项工艺成果前功尽弃。
8:提高称重测力传感器的稳定性除处理好上述各种因素的影响外,最重要的途径就是采取各种技术措施和工艺手段,模拟使用条件进行有效的人工老练试验,尽量多的释放残余应力使其性能波动减至最小。
9:设备机械结构的影响,机械结构会对称重测力传感器的使用产生很大的影响,合理的机械结构可以很好的发挥称重测力传感器的性能,而不合理的机械结构会严重影响传感器的性能,在结构设计中务必考虑称重测力传感器的安装使用,使其正常地进行力传递。
10:弹性元件的金属材料,可不要小瞧它,它对称重测力传感器的综合性能和长期稳定性起关键作用。所以应选择强度极限和弹性极限高,弹性模量的时间、温度稳定性好,弹性滞后小,机械加工和热处理产生的残余应力小的材料。有资料表明:只要材料淬火后的塑性好,它在机械加工和热处理后的残余应力就小。还要特别重视弹性模量随时间的稳定性,要求在称重测力传感器使用寿命期间内材料的弹性模具不发生变化。
11:称重测力传感器的结构,这和结构有什么紧密关联呢?首先我们要知道传感器的弹性元件、外壳、膜片以及上压头、下压垫的设计,要保证受载后在结构上不产生性能波动,或性能波动很小,这就要在设计的时候,尽量做到应变区受力单一了,应力均匀一致,贴片部位最好是平面,因此在结构上,就要保证一定抗偏心载荷的能力,安装远离应变区,测量时应避免载荷支承点的位移。尽管称重测力传感器属于装配制造产品,但为了保证具有最佳技术性能和长期稳定性,尽可能将它设计成一个整体结构。
12:弹性元件在机械加工过程中,由于表面变形的不均匀产生较大的残余应力,切削用量越大,残余应力就越大,磨削加工产生的残余应力最大。因此应制订合理的加工工艺和规定适当的切削用量。弹性元件在热处理过程中,由于冷却温度不均匀和金属材料相变等原因,在芯部和表层产生方向不同的残余应力,其芯部为拉应力,表层为压应力。必须通过回火处理工艺,在其内部产生方向相反的应力,与残余应力相互抵消,减少残余应力的影响。
13:电阻应变计应具有最佳性能,要求灵敏系数稳定性好,热输出小,机械滞后和蠕变小,应变量为1000×10-6时疲劳寿命可达108,电阻值偏差小,批次质量均一性好等。应变粘结剂应具有粘结强度大,抗剪强度高;弹性模量较大且稳定;电绝缘性能好;具有与弹性元件相同或相近的热膨胀系数;蠕变和滞后小;固化时胶层体积收缩小等。粘贴电阻应变计时一定要严格控制胶层厚度,因为粘结强度随胶层厚度的增加而降低。这是由于薄的胶层需要更大的应力才能变形,不易产生流动和蠕变,界面上的内应力很小,产生气泡和缺陷的几率也比较小,应变传递性能好,只要防护密封合理就可达到较高的稳定性水平。