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將額定載荷等分成五份，從0到100％逐級加載并讀取相應的輸出值，將五個讀數(shù)點連成光滑曲線，這條曲線如圖中粗實線，稱之為加載曲線，也叫進程曲線。利用直線插入法計算75％點的相應數(shù)據(jù)，以零點和75％點劃條直線，圖中點線，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分五等份逐級減載，并讀取相應數(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，誤差的大小直接影響計量度，以在傳感器的過程中須控制影響遲滯性的因素。同時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，因為其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)關系的復雜性，受到外力加壓后在微小晶粒之間產(chǎn)生微應變，在外力消失后，微應變隨之消失，但是是否*消失恢復到原始狀態(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變曲線ε₁與卸載過程中的應變曲線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鍵元件——彈性體對此要求則為明顯，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械。
    應變計：金屬應變計的典型結(jié)構(gòu)為敏感柵，基底，被覆層和引線組成。在傳感器的應用中，敏感柵的電阻應變效應，將彈性體的應變轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓?，根?jù)材料本身存在的遲滯性來看，應變計本身也存在遲滯性。目前上的應變計廠在應變計時充分考慮了遲滯性的自補償，使其在傳感器的應用中的影響量減到zui小。以在選擇應變計時要考慮到這種因素。
    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，相對彈性體的度幾乎可以忽略不記。但是對小量程產(chǎn)品，須要加以考慮。小量程的產(chǎn)品，區(qū)相對薄弱，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、承載面硬度等均會影響。這些影響因素有時會被誤診為傳感器的不良。
    表面狀況：是指秤臺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，在長時間使用時會使緊固螺栓松動并影響。如果平行度偏大，加載后會使傳感器產(chǎn)生不要的分力，直接影響產(chǎn)品度，同時也無法體現(xiàn)傳感器的真實度。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上，不經(jīng)過加工處理，使用初期有問題，隨著時間的延長度會越來越差。
    接觸面積：是指傳感器與秤臺固定的接觸面積。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，并同時在傳感器的安裝使用說明書中詳細定義，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備上，安裝扭力的大小也直接影響產(chǎn)品的真實度。傳感器按照不同受力結(jié)構(gòu)分為單點式，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，能得到*的遲滯性。扭力過大或過小，遲滯性都會變差（不同的產(chǎn)品安裝扭力*值會不樣，須經(jīng)過實驗才能確定）。輪輻式傳感器的遲滯性對安裝扭力為敏感，以在使用時定要依照廠商的安裝使用說明書進行安裝，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)品安裝使用段時間之后，鎖緊力則會變松，進而影響度。
    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，受力支點則會移動，如圖5，受力支點從a點移到b點，則度會有不同程度的變化。

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