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對電阻應(yīng)變式稱重傳感器性能的研究

時間:2021-01-19 點(diǎn)擊次數(shù):

為了分析電阻應(yīng)變式傳感器的蠕變特性,需要根據(jù)其加、卸載和蠕變輸出變化率的差異,判斷蠕變的起始位置,并根據(jù)蠕變過程的特征和零點(diǎn)變化的特征,進(jìn)行蠕變跟蹤,從而確定傳感器的實(shí)際載荷。這種方法簡單易行,容易實(shí)現(xiàn)。

傳感器的精確度是決定秤精確度的主要因素。當(dāng)前,高精密電子天平大多采用磁懸浮式傳感器,而成本低廉的應(yīng)變式傳感器只能應(yīng)用于精度較低的電子天平。這種傳感器的蠕變指標(biāo)是影響電阻應(yīng)變式傳感器精度的主要原因之一。傳感元件的蠕變是由彈性體正蠕變、應(yīng)變片和應(yīng)變膠負(fù)蠕變共同作用的結(jié)果。一般來說,彈性體設(shè)計定型后,蠕變值也基本確定,控制和調(diào)節(jié)蠕變的傳統(tǒng)方法是選用具有不同蠕變補(bǔ)償性能的應(yīng)變片,改變貼片位置和粘膠固化工藝等。通過調(diào)整生產(chǎn)工藝等手段對蠕變進(jìn)行調(diào)節(jié),其工藝過程繁復(fù),返工量大,隨機(jī)性高。本文作者通過多年的工作,對傳統(tǒng)應(yīng)變式傳感器的內(nèi)部性能進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,結(jié)合目前先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)(采用∑-ΔA/D變換器),采用單片機(jī)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高性能數(shù)字濾波、動態(tài)蠕變和零點(diǎn)漂移跟蹤兩種傳統(tǒng)應(yīng)變式傳感器輸出信號。使得原來只適用于低精度場合的應(yīng)變傳感器測量精度有了很大提高。

在一定機(jī)械應(yīng)變的長期作用下,保持溫度不變,傳感器輸出隨時間變化的特性,叫做傳感器蠕變。當(dāng)無負(fù)載時,傳感器隨時間變化的特性稱為零漂移。零漂移是指不承受載荷的蠕動。稱量傳感器的蠕變特性曲線(以正蠕變?yōu)槔?,?fù)蠕變與正蠕變相似),其中L是傳感器加載特性曲線,C是傳感器卸載特性曲線。結(jié)果表明,傳感器的載荷曲線由載荷段L0和蠕變段L1組成。當(dāng)加載段L0時,傳感器的輸出急劇增加,很快就達(dá)到了實(shí)際的W0值,在這段時間內(nèi),由于時間極短,傳感器產(chǎn)生的蠕變很?。贿M(jìn)入L1段時,傳感器輸出緩慢增加并逐漸趨近不變,蠕變值ε隨時間動態(tài)地變化;在傳感器卸載曲線C上,卸載曲線由卸載段C0和蠕變恢復(fù)段C1組成,傳感器的輸出值以極快的速度迅速衰減到S2點(diǎn)以上,超過S2點(diǎn)時,傳感器輸出緩慢回零,蠕變恢復(fù)值ε也是隨時間動態(tài)地變化,并逐漸趨近零點(diǎn)。

對電子天平的稱重是傳感器負(fù)載的稱重減去傳感器在天平零點(diǎn)負(fù)載的稱重。通過上述分析,我們假設(shè)在短時加載/卸載過程中傳感器蠕變和蠕變恢復(fù)相等(實(shí)際上傳感器數(shù)量眾多的兩個階段可認(rèn)為近似相等),即當(dāng)加載/卸載時間較短時,傳感器蠕變?yōu)榱悖漭敵鲎兓考礊榧虞d/卸載W0。設(shè)定蠕變階段荷載值與快速卸載后零點(diǎn)值之差為W1,假設(shè)上述蠕變和蠕變恢復(fù)相等,W1=W0。同時電子天平稱重值與負(fù)載的差值為W0,因此,判斷出負(fù)載后的蠕變點(diǎn)和蠕變恢復(fù)點(diǎn),即可動態(tài)跟蹤蠕變。

在測量過程中,通過對傳感器工作狀態(tài)和蠕變的分析,實(shí)時跟蹤蠕變誤差,不斷地對不同過程的蠕變變量進(jìn)行動態(tài)修正,從而達(dá)到高精度的蠕變補(bǔ)償。這種方法只需要在天平校準(zhǔn)時簡單地測量傳感器的蠕變特性,而且無需人工干預(yù),而且不受傳感器負(fù)載和溫度的影響,因此補(bǔ)償過程簡單。用該方法設(shè)計的天平經(jīng)過多年批量生產(chǎn),證明效果良好。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測量傳感器的廠家。主要產(chǎn)品有微型壓式傳感器、拉壓式柱式傳感器、螺桿拉壓式傳感器、S型拉壓力傳感器、軸銷傳感器、稱重測力傳感器、多維力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種,并已獲得多項國家知識產(chǎn)權(quán);

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