測試環(huán)節(jié)的高精度傳感器技術(shù)的練就之謎
發(fā)布時(shí)間:2015-03-06 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】作為工程師的我們都知道傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測試與自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。一般在測試系統(tǒng)中,傳感器技術(shù)被作為一次儀表定位,其主要特征是能準(zhǔn)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(shù)呢?
具體地說傳感器是指那些對(duì)被測對(duì)象的某一確定的信息具有感受(或響應(yīng))與檢出功能,并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的可輸出信號(hào)的元器件或裝置。如果沒有傳感器對(duì)被測的原始信息進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換,一切準(zhǔn)確的測試與控制都將無法實(shí)現(xiàn),即使最現(xiàn)代化的電子計(jì)算機(jī),沒有準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)變式傳感器是被廣泛用于電子秤和各種新型機(jī)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(duì)某種使用也無太大意義,過寬的范圍度也會(huì)使測量精度降低,而且會(huì)造成成本過高及增加工藝上的困難,因此,應(yīng)根據(jù)測量對(duì)象的要求,恰當(dāng)?shù)剡x擇精度和范圍度是至關(guān)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(shí),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(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)檢測與應(yīng)用等諸項(xiàng)內(nèi)容在內(nèi)的傳感器技術(shù),已逐漸形成了一門相對(duì)獨(dú)立的專門學(xué)科。
一般情況下,由于傳感器設(shè)置的場所并非理想,在溫度、濕度、壓力等效應(yīng)的綜合影響下,可引起傳感器零點(diǎn)漂移和靈敏度的變化,已成為使用中的嚴(yán)重問題。雖然人們?cè)谥谱鱾鞲衅鬟^程中,采取了溫度補(bǔ)償及密封防潮的措施,但它與應(yīng)變片、粘帖膠本身的高興能化、粘帖技術(shù)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(guān)系,哪一方面都不能忽視,都需精心設(shè)計(jì)和制作。同時(shí),還須注意傳感器的安裝方法,支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)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(yīng)變式傳感器主要由彈性體、應(yīng)變片、粘帖膠及各種補(bǔ)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(jìn)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(yīng)力。考慮到應(yīng)力釋放時(shí)的相互平衡關(guān)系及彈性體結(jié)構(gòu)形式的約束,要想讓殘余應(yīng)力釋放,就要進(jìn)行時(shí)效處理,這在實(shí)際中若采用自然時(shí)效法,則釋放緩慢、周期長,常常是不可取的,需要人為縮短時(shí)間,一般要消除彈性體表面殘余應(yīng)力的方法是:做真空回火處理和疲勞式脈動(dòng)處理及共振。這樣可大幅度地降低殘余應(yīng)力,在短時(shí)間內(nèi)完成通常的長時(shí)間的自然時(shí)效,使組織性能更為穩(wěn)定。
其次是應(yīng)變片和粘接膠。在這里影響應(yīng)變片穩(wěn)定性的是箔材本身,制造應(yīng)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(yīng)變片過程中應(yīng)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(qiáng)度,應(yīng)變片與彈性體間的粘帖強(qiáng)度,基底膠內(nèi)應(yīng)力的釋放等等,都是不穩(wěn)定因素。另外,應(yīng)變片的粘帖,也是非常關(guān)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(yán)格,技術(shù)不熟練,即使使用最好的應(yīng)變片也無濟(jì)于事。
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