測力傳感器的設(shè)計必須確保結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生性能波動

影響測力傳感器穩(wěn)定性的因素很多，主要有:

1.測力傳感器的結(jié)構(gòu)。

測力傳感器的彈性元件、外殼、膜片、上壓頭、下壓墊的設(shè)計必須確保結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生性能波動，或性能波動很小。因此，在設(shè)計測力傳感器時，應(yīng)力區(qū)域應(yīng)力應(yīng)盡可能單一，應(yīng)力應(yīng)均勻；補丁部分應(yīng)為平面；確保結(jié)構(gòu)具有一定的抗偏心載荷和側(cè)向載荷能力；安裝力遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū)域，測量時應(yīng)避免載荷支撐點的位移。測力傳感器雖然是裝配制造產(chǎn)品，但為了保證最佳的技術(shù)性能和長期穩(wěn)定性，盡可能設(shè)計成一個整體結(jié)構(gòu)。

2.彈性元件的金屬材料。

彈性元件的金屬材料對測力傳感器的綜合性能和長期穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。選用強度極限和彈性極限高、彈性模量時粘結(jié)劑黏結(jié)劑性好、彈性滯后小、機械加工和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小的材料。數(shù)據(jù)顯示，只要材料淬火后塑性好，機械加工和熱處理后的殘余應(yīng)力就很小。還要特別注意彈性模量隨時間的穩(wěn)定性，要求材料的彈性模具在測力傳感器使用壽命內(nèi)不變。

3.機械加工和熱處理工藝。

在機械加工過程中，由于表面變形不均勻，彈性元件產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，切割量越大，殘余應(yīng)力越大，磨削產(chǎn)生的殘余應(yīng)力最大。因此，應(yīng)制定合理的加工工藝，并規(guī)定適當(dāng)?shù)那性跓崽幚磉^程中，由于冷卻溫度不均勻和金屬材料的變化，彈性元件在芯和表面產(chǎn)生不同方向的殘余應(yīng)力。內(nèi)部方向相反的應(yīng)力必須通過回火處理工藝抵消殘余應(yīng)力，以減少殘余應(yīng)力的影響。

4.電阻應(yīng)變計和應(yīng)變粘結(jié)劑。

電阻應(yīng)變計應(yīng)具有最佳性能，要求靈敏系數(shù)穩(wěn)定性好，熱輸出小，機械滯后和蠕變小，應(yīng)變量1000×10時疲勞壽命108，電阻值偏差小，批次質(zhì)量均勻性好。應(yīng)變粘結(jié)劑應(yīng)具有粘結(jié)強度高、抗剪強度高、彈性模量大、穩(wěn)定、電絕緣性能好、熱膨脹系數(shù)與彈性元件相同或相似、蠕變滯后小、固化時膠層體積收縮小等特點。粘接電阻應(yīng)變計必須嚴(yán)格控制膠層厚度，因為粘接強度隨著膠層厚度的增加而降低。

這是因為薄膠層需要更大的應(yīng)力來變形，不易產(chǎn)生流動和蠕變，界面內(nèi)應(yīng)力很小，產(chǎn)生氣泡和缺陷的概率相對較小，應(yīng)變傳輸性能好，只要保護(hù)密封合理，就能達(dá)到較高的穩(wěn)定性水平。

5.制造工藝。

應(yīng)變測力傳感器的工作原理和整體結(jié)構(gòu)決定了一些工藝在生產(chǎn)過程中必須手動操作，人為因素對測力傳感器的質(zhì)量影響很大。因此，必須制定科學(xué)、合理、可重復(fù)的制造黏合劑增加電子計算機控制的自動化或半自動化過程，盡量減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

6.電路補償和調(diào)整。

應(yīng)變測力傳感器屬于裝配制造，產(chǎn)品形成后，由于內(nèi)部缺陷和外部環(huán)境條件，部分性能指標(biāo)不能滿足設(shè)計要求，必須進(jìn)行各種電路補償和調(diào)整，提高測力傳感器本身的穩(wěn)定性和外部環(huán)境條件的穩(wěn)定性。完善精細(xì)的電路補償工藝是提高測力傳感器穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。

7.保護(hù)和密封。

保護(hù)和密封是測力傳感器制造過程中的關(guān)鍵過程，是測力傳感器能夠穩(wěn)定可靠地工作測力傳感器穩(wěn)定可靠工作的根本保證。如果保護(hù)密封不良，彈性元件上粘貼的電阻應(yīng)變計和應(yīng)變零件劑層會吸收空氣中的水分，導(dǎo)致粘合強度和剛度下降，導(dǎo)致零地移和輸出不規(guī)則變化，直到測力傳感器失效。

因此，有效的保護(hù)密封是測力傳感器長期穩(wěn)定工作的根本保證，否則會浪費各種工藝成果。

8.穩(wěn)定性處理(人工老化試驗)

除了處理上述因素的影響外，提高測力傳感器的穩(wěn)定性最重要的方法是采取各種技術(shù)措施和工藝手段，模擬有效的人工復(fù)雜試驗的使用條件，盡可能釋放殘余應(yīng)力，盡量減少其性能波動。