【導讀】作為工程師的我們都知道傳感器技術是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié)。一般在測試系統(tǒng)中,傳感器技術被作為一次儀表定位,其主要特征是能準確傳遞和檢測出某一形態(tài)的信息,并將其轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息.那么在測試過程中如何打造穩(wěn)定可靠的高精度傳感器技術呢?
具體地說傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受(或響應)與檢出功能,并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應的可輸出信號的元器件或裝置。如果沒有傳感器對被測的原始信息進行準確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換,一切準確的測試與控制都將無法實現(xiàn),即使最現(xiàn)代化的電子計算機,沒有準確的信息(或轉(zhuǎn)換可靠的數(shù)據(jù)),不失真的輸入,也將無法充分發(fā)揮其應有的作用。
傳感器種類及品種繁多,原理也各式各樣。其中電阻應變式傳感器是被廣泛用于電子秤和各種新型機構(gòu)的測力裝置,其精度和范圍度是根據(jù)需要來選定的過高的精度要求對某種使用也無太大意義,過寬的范圍度也會使測量精度降低,而且會造成成本過高及增加工藝上的困難,因此,應根據(jù)測量對象的要求,恰當?shù)剡x擇精度和范圍度是至關重要的。但無論何種條件、場合使用的傳感器,均要求其性能穩(wěn)定,數(shù)據(jù)可靠,經(jīng)久耐用。為此,在研究高精度傳感器的同時,必須重視可靠性和穩(wěn)定性的研究。目前,包括床暗器的研究、設計、試制、生產(chǎn)檢測與應用等諸項內(nèi)容在內(nèi)的傳感器技術,已逐漸形成了一門相對獨立的專門學科。
一般情況下,由于傳感器設置的場所并非理想,在溫度、濕度、壓力等效應的綜合影響下,可引起傳感器零點漂移和靈敏度的變化,已成為使用中的嚴重問題。雖然人們在制作傳感器過程中,采取了溫度補償及密封防潮的措施,但它與應變片、粘帖膠本身的高興能化、粘帖技術的精確和熟練、彈性體材料的選擇及冷、熱加工工藝的制定均有密切的關系,哪一方面都不能忽視,都需精心設計和制作。同時,還須注意傳感器的安裝方法,支撐結(jié)構(gòu)的設置,如何克服橫向力等問題。
作為一次儀表的傳感器通常由敏感元件與轉(zhuǎn)換元件組成。
轉(zhuǎn)換元件就是精密的電橋。因此,測力秤重用電阻應變式傳感器主要由彈性體、應變片、粘帖膠及各種補償電阻構(gòu)成。他的穩(wěn)定性也必然是由這些元件的內(nèi)、外因的綜合作用所決定。本文就此問題進行探討,談些粗淺看法,與同行商榷。
首先是彈性元件。彈性元件一般是由優(yōu)質(zhì)合金鋼材及有色金屬鋁、鈹青銅等加工成型,影響彈性體穩(wěn)定性,主要是它經(jīng)各種處理后的金相組織及殘余應力。考慮到應力釋放時的相互平衡關系及彈性體結(jié)構(gòu)形式的約束,要想讓殘余應力釋放,就要進行時效處理,這在實際中若采用自然時效法,則釋放緩慢、周期長,常常是不可取的,需要人為縮短時間,一般要消除彈性體表面殘余應力的方法是:做真空回火處理和疲勞式脈動處理及共振。這樣可大幅度地降低殘余應力,在短時間內(nèi)完成通常的長時間的自然時效,使組織性能更為穩(wěn)定。
其次是應變片和粘接膠。在這里影響應變片穩(wěn)定性的是箔材本身,制造應變片的電阻合金種類很多,其中以康銅合金使用最廣,它有較好的穩(wěn)定性,高的疲勞壽命及小的電阻溫度系數(shù),是理想的絲柵制造材料。此外,制造應變片過程中應消除不良影響而造成的不穩(wěn)定性。如:絲柵與基底膠的粘接強度,應變片與彈性體間的粘帖強度,基底膠內(nèi)應力的釋放等等,都是不穩(wěn)定因素。另外,應變片的粘帖,也是非常關鍵的要素之一,這一工作的好壞,直接影響膠的粘接質(zhì)量,乃至測量精度,如果帖片不嚴格,技術不熟練,即使使用最好的應變片也無濟于事。