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淺析影響稱重傳感器遲滯性的因素

、遲滯性的定義

遲滯性的定義：橫軸為載荷，縱軸為靈敏度輸出，在測試傳感器的特性時(shí)將額定載荷等分成五份，從0到100％逐級(jí)加載并讀取相應(yīng)的輸出值，將五個(gè)讀數(shù)點(diǎn)連成光滑曲線，這條曲線如圖中粗實(shí)線，稱之為加載曲線，也叫進(jìn)程曲線。利用直線插入法計(jì)算75％點(diǎn)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，以零點(diǎn)和75％點(diǎn)劃條直線，圖中點(diǎn)線，這條直線稱為直線，加載曲線與直線的誤差稱之為非線性誤差。從100％到0分五等份逐級(jí)減載，并讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)，將這五組數(shù)據(jù)連成光滑曲線，如圖中粗虛線，稱之為減載曲線，也叫回程曲線，減載曲線與加載曲線之間的誤差稱之為遲滯性誤差。
    遲滯性誤差反映的是傳感器度的主要指標(biāo)，誤差的大小直接影響計(jì)量度，以在傳感器的過程中須控制影響遲滯性的因素。同時(shí)也要在安裝傳感器的不同條件下盡量避免影響遲滯性的因素存在。
    以下詳細(xì)介紹影響遲滯性的部分因素。

二、影響遲滯性的因素分析

    1、原材料
    彈性體：種金屬材料，因?yàn)槠鋬?nèi)部的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系的復(fù)雜性，受到外力加壓后在微小晶粒之間產(chǎn)生微應(yīng)變，在外力消失后，微應(yīng)變隨之消失，但是是否*消失恢復(fù)到原始狀態(tài)，不同的材料則有*不樣的表現(xiàn)。在圖1中，我們可以看到加載過程中的應(yīng)變曲線ε₁與卸載過程中的應(yīng)變曲線ε₂不重合，其差值△=ε₂-ε₁稱之為遲滯性，差值的大小主要取決于材料本身成分的穩(wěn)定性、均勻性、熱處理后的金相組織等。作為稱重傳感器的關(guān)鍵元件——彈性體對(duì)此要求則為明顯，可以不同的熱處理方式提彈性限，以減少遲滯性。目前市場上常用的材料為40CrNiMoA，該種材料經(jīng)過合理的熱處理能取得的綜合機(jī)械。
    應(yīng)變計(jì)：金屬應(yīng)變計(jì)的典型結(jié)構(gòu)為敏感柵，基底，被覆層和引線組成。在傳感器的應(yīng)用中，敏感柵的電阻應(yīng)變效應(yīng)，將彈性體的應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓鶕?jù)材料本身存在的遲滯性來看，應(yīng)變計(jì)本身也存在遲滯性。目前上的應(yīng)變計(jì)廠在應(yīng)變計(jì)時(shí)充分考慮了遲滯性的自補(bǔ)償，使其在傳感器的應(yīng)用中的影響量減到zui小。以在選擇應(yīng)變計(jì)時(shí)要考慮到這種因素。
    密封膠：在傳感器的過程中要使用大量的密封膠，主要作用為固定線路和密封。從表面上看，在膠固化后是比較軟的，相對(duì)彈性體的度幾乎可以忽略不記。但是對(duì)小量程產(chǎn)品，須要加以考慮。小量程的產(chǎn)品，區(qū)相對(duì)薄弱，密封膠厚度的影響程度明顯增加。

2、安裝條件
    謂的安裝條件，方面是指稱重傳感器在安裝配件（如橋式傳感器的底座）的邊界條件。這種邊界條件的影響，在《衡器》雜志上有詳細(xì)的分析說明，如表面狀況，安裝扭力等是zui大的影響因素，在這里不作特別說明。另方面是指稱重傳感器在使用現(xiàn)場的安裝條件，根據(jù)與不同應(yīng)用的客戶研究分析，發(fā)現(xiàn)下列情況影響傳感器或者說是整機(jī)的遲滯性，如表面狀況、接觸面積、安裝扭力、螺栓度、承載面硬度等均會(huì)影響。這些影響因素有時(shí)會(huì)被誤診為傳感器的不良。
    表面狀況：是指秤臺(tái)與傳感器的接觸面的質(zhì)量，如粗糙度，平行度等。表面過于粗糙，在長時(shí)間使用時(shí)會(huì)使緊固螺栓松動(dòng)并影響。如果平行度偏大，加載后會(huì)使傳感器產(chǎn)生不要的分力，直接影響產(chǎn)品度，同時(shí)也無法體現(xiàn)傳感器的真實(shí)度。有的為了降低成本直接將定厚度的鋼板裁成合適的尺寸焊接到秤臺(tái)上，不經(jīng)過加工處理，使用初期有問題，隨著時(shí)間的延長度會(huì)越來越差。
    接觸面積：是指傳感器與秤臺(tái)固定的接觸面積。如圖4示，(a)接觸面過小，(b)接觸面過大。不同的產(chǎn)品，由于結(jié)構(gòu)和的不同，接觸面的大小也是有些差別，以在傳感器的過程中須加以確定，并同時(shí)在傳感器的安裝使用說明書中詳細(xì)定義，以客戶能按照*條件安裝使用。

 安裝扭力：在《衡器》雜志上曾經(jīng)介紹過橋式傳感器的安裝扭力與遲滯性的關(guān)系，在接觸面定的條件下，安裝扭力越大，遲滯性越小。同樣的道理，如果將傳感器安裝在不同的設(shè)備上，安裝扭力的大小也直接影響產(chǎn)品的真實(shí)度。傳感器按照不同受力結(jié)構(gòu)分為單點(diǎn)式，懸臂梁式，橋式，“S"式，輪輻式，柱式等六大類。安裝扭力的影響規(guī)律對(duì)不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品是不樣的。例如懸臂梁傳感器，安裝扭力在100Nm時(shí)，能得到*的遲滯性。扭力過大或過小，遲滯性都會(huì)變差（不同的產(chǎn)品安裝扭力*值會(huì)不樣，須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)才能確定）。輪輻式傳感器的遲滯性對(duì)安裝扭力為敏感，以在使用時(shí)定要依照廠商的安裝使用說明書進(jìn)行安裝，以產(chǎn)量。
    螺栓度：螺栓的度影響與安裝扭力是樣的，如果度不足，在產(chǎn)品安裝使用段時(shí)間之后，鎖緊力則會(huì)變松，進(jìn)而影響度。
    安裝面硬度：以懸臂梁傳感器來說明，因其固定端的接觸面較小，如果硬度過低，則在使用過程中隨使用次數(shù)的增加，受力支點(diǎn)則會(huì)移動(dòng)，如圖5，受力支點(diǎn)從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，則度會(huì)有不同程度的變化。

淺析影響稱重傳感器遲滯性的因素