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测力传感器的设计必须确保结构不产生性能波动

时间:2022-09-05 点击次数:

影响测力传感器稳定性的因素很多,主要有:

1.测力传感器的结构。

测力传感器的弹性元件、外壳、膜片、上压头、下压垫的设计必须确保结构不产生性能波动,或性能波动很小。因此,在设计测力传感器时,应力区域应力应尽可能单一,应力应均匀;补丁部分应为平面;确保结构具有一定的抗偏心载荷和侧向载荷能力;安装力远离应变区域,测量时应避免载荷支撑点的位移。测力传感器虽然是装配制造产品,但为了保证最佳的技术性能和长期稳定性,尽可能设计成一个整体结构。


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2.弹性元件的金属材料。

弹性元件的金属材料对测力传感器的综合性能和长期稳定性起着关键作用。选用强度极限和弹性极限高、弹性模量时粘结剂黏结剂性好、弹性滞后小、机械加工和热处理产生的残余应力小的材料。数据显示,只要材料淬火后塑性好,机械加工和热处理后的残余应力就很小。还要特别注意弹性模量随时间的稳定性,要求材料的弹性模具在测力传感器使用寿命内不变。

3.机械加工和热处理工艺。

在机械加工过程中,由于表面变形不均匀,弹性元件产生较大的残余应力,切割量越大,残余应力越大,磨削产生的残余应力最大。因此,应制定合理的加工工艺,并规定适当的切在热处理过程中,由于冷却温度不均匀和金属材料的变化,弹性元件在芯和表面产生不同方向的残余应力。内部方向相反的应力必须通过回火处理工艺抵消残余应力,以减少残余应力的影响。

4.电阻应变计和应变粘结剂。

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1000×10时疲劳寿命108,电阻值偏差小,批次质量均匀性好。应变粘结剂应具有粘结强度高、抗剪强度高、弹性模量大、稳定、电绝缘性能好、热膨胀系数与弹性元件相同或相似、蠕变滞后小、固化时胶层体积收缩小等特点。粘接电阻应变计必须严格控制胶层厚度,因为粘接强度随着胶层厚度的增加而降低。

这是因为薄胶层需要更大的应力来变形,不易产生流动和蠕变,界面内应力很小,产生气泡和缺陷的概率相对较小,应变传输性能好,只要保护密封合理,就能达到较高的稳定性水平。

5.制造工艺。

应变测力传感器的工作原理和整体结构决定了一些工艺在生产过程中必须手动操作,人为因素对测力传感器的质量影响很大。因此,必须制定科学、合理、可重复的制造黏合剂增加电子计算机控制的自动化或半自动化过程,尽量减少人为因素对产品质量的影响。

6.电路补偿和调整。

应变测力传感器属于装配制造,产品形成后,由于内部缺陷和外部环境条件,部分性能指标不能满足设计要求,必须进行各种电路补偿和调整,提高测力传感器本身的稳定性和外部环境条件的稳定性。完善精细的电路补偿工艺是提高测力传感器稳定性的重要环节。

7.保护和密封。

保护和密封是测力传感器制造过程中的关键过程,是测力传感器能够稳定可靠地工作测力传感器稳定可靠工作的根本保证。如果保护密封不良,弹性元件上粘贴的电阻应变计和应变零件剂层会吸收空气中的水分,导致粘合强度和刚度下降,导致零地移和输出不规则变化,直到测力传感器失效。

因此,有效的保护密封是测力传感器长期稳定工作的根本保证,否则会浪费各种工艺成果。

8.稳定性处理(人工老化试验)

除了处理上述因素的影响外,提高测力传感器的稳定性最重要的方法是采取各种技术措施和工艺手段,模拟有效的人工复杂试验的使用条件,尽可能释放残余应力,尽量减少其性能波动。


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