一、電阻應(yīng)變式傳感器主要由彈性體、應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償電路、電纜線、密封材料等幾部分組成,下面對(duì)這幾部分的功能加以簡(jiǎn)單描述:
彈性體—力的采集元件,是應(yīng)變式傳感器的基本構(gòu)成部件;
應(yīng)變計(jì)—將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電阻值變化的敏感 元件,是構(gòu)成應(yīng)變式傳感器的心臟 元件;
補(bǔ)償電路—用于對(duì)傳感器的零點(diǎn),輸出靈敏度等基本參數(shù)進(jìn)行修正,以滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用要求,是構(gòu)成傳感器的必要部分;
電纜線—用于將應(yīng)變計(jì)采集的信號(hào)輸出的載體,是構(gòu)成傳感器的必須部分;
密封材料—為保護(hù)傳感器的性能滿足設(shè)計(jì)要求,適應(yīng)外界環(huán)境的變化,刷涂,粘貼或封灌在傳感器 敏感柵上的一些材料,主要目的是防止外界的灰塵,潮氣和有害氣體侵蝕傳感器,對(duì)產(chǎn)品性能造成影響和破壞。
二、傳感器制作工藝
(一)主要工藝步驟
貼片→組橋→ 補(bǔ)償→測(cè)試→防護(hù)
(二)貼片過(guò)程簡(jiǎn)述
貼片就是利用膠粘劑, 將應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性體上, 并通過(guò)一定的條件( 升溫, 加壓),使彈性體與應(yīng)變計(jì)緊密結(jié)合, 從而達(dá)到由應(yīng)變計(jì)來(lái)傳遞彈性體應(yīng)力應(yīng)變的過(guò)程。貼片是整個(gè)傳感器制造過(guò)程中(機(jī)械加工部分除外)關(guān)鍵工序,貼片質(zhì)量的好壞,直接決定了一只傳感器的性能,直接影響到傳感器
的零點(diǎn),零點(diǎn)補(bǔ)償,滯后,蠕變,重復(fù)性,穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)。
(三)組橋過(guò)程簡(jiǎn)述
組橋是將應(yīng)變計(jì)按一定的要求連成惠斯頓 電橋的過(guò)程。組橋是由焊點(diǎn)打磨掛錫、焊接導(dǎo)線的準(zhǔn)備、橋路的連接等步驟組成。
(四)補(bǔ)償過(guò)程簡(jiǎn)述
補(bǔ)償指的是對(duì)連完橋的傳感器零點(diǎn)輸出和滿量程輸出的修正。
1、對(duì)零點(diǎn)輸出的修正
傳感器在應(yīng)用于稱(chēng)重系統(tǒng)的時(shí)候,由于要與儀表相配套使用,因此需將其零位修正到一定的范圍,否則會(huì)增加整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的誤差。同時(shí),由于傳感器在使用時(shí)環(huán)境溫度的變化,也會(huì)引起零點(diǎn)輸出隨時(shí)間溫度變化而變化,則就需要在生產(chǎn)中對(duì)傳感器零點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償,將其在應(yīng)用到系統(tǒng)中后受環(huán)境影響而產(chǎn)生的變化降到符合使用要求的誤差范圍之內(nèi)。
2、對(duì)滿量程的修正
傳感器在使用時(shí), 由于材料 受環(huán)境溫度變化的影響, 溫度升高時(shí)其彈性模量變小, 使得滿量程輸出變大;當(dāng)溫度降低時(shí)彈性模量變大,使得滿量程變小。而這種滿量程隨輸出溫度變化而產(chǎn)生的變化往往大大超出傳感器所允許的誤差范圍,因此就需要對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行修正,即對(duì)滿量程的修正,也稱(chēng)之為溫度靈敏度補(bǔ)償。一般的,對(duì)溫度靈敏度的補(bǔ)償,在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)已按一定的參數(shù)進(jìn)行了修正,加入了橋路中。
(五)測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)述
1、測(cè)試的原理及計(jì)算
理論上的傳感器輸入與輸出之間應(yīng)當(dāng)是線性關(guān)系,并且當(dāng)輸入為零時(shí),輸出也應(yīng)當(dāng)為零。理論計(jì)算公式為y=ax(x—力、y—輸出電壓、a—靈敏度系數(shù));但是實(shí)際傳感器不會(huì)達(dá)到以上理想的效果,非線性及其它性能會(huì)受環(huán)境、時(shí)間、材料等各種因素的影響。
2、傳感器測(cè)試性能要求
測(cè)力值與輸出之間線性度要好,滯后要小,重復(fù)性要小,蠕變要小。
3、傳感器的輸入輸出關(guān)系
靜態(tài)性能是被測(cè)量值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入—輸出關(guān)系,動(dòng)態(tài)性能是輸出量與隨時(shí)間變化輸入量的影響關(guān)系。 測(cè)試的目的是檢測(cè)傳感器部分靜態(tài)性能(線性、滯后、重復(fù)性、蠕變、阻抗、零位、輸出靈敏度、溫度靈敏度等)的過(guò)程。
(六)防護(hù)過(guò)程簡(jiǎn)述
測(cè)試合格的產(chǎn)品需要進(jìn)行必要的防護(hù)處理以增強(qiáng)傳感器的防潮性能和穩(wěn)定性,延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。
傳感器的防護(hù)可依據(jù)傳感器的使用環(huán)境和傳感器用戶的要求來(lái)設(shè)定。一般超市中使用的計(jì)價(jià)秤或計(jì)數(shù)秤使用與室內(nèi)環(huán)境,防護(hù)等級(jí)要求較低,一般IP65 即可,這些產(chǎn)品我們一般只用硅橡膠涂敷于傳感器的應(yīng)變計(jì)或電路上進(jìn)行保護(hù)即可。大多數(shù)汽車(chē)衡都被用于室外,環(huán)境較為惡劣,對(duì)傳感器的防護(hù)等級(jí)較高,我們一般將傳感器的貼片部位設(shè)計(jì)在沉孔中,防護(hù)時(shí)在沉孔中灌封硅酮樹(shù)脂,再加一保護(hù)座封蓋。這樣的防護(hù)一般可滿足IP66 的要求。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展,為了提高傳感器的密封性能,有些傳感器在應(yīng)變計(jì)貼片孔、接線處等電器元件部分焊接膜盒、蓋板、或波紋管,這種結(jié)構(gòu)的傳感器的防護(hù)等級(jí)最高可達(dá)到IP68,不但可以達(dá)到防潮、防水外,也可以對(duì)一般的腐蝕性氣體、腐蝕性介質(zhì)達(dá)到防護(hù)效果。
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