电阻应变式称重传感器设计(7)

武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书

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在处理好底层的弹性元件上，划好贴片的定位线，经清洗和干燥后，在贴片处均匀地涂一层贴片胶，适当时间后按给定的方位将应变计准确地放在粘贴部位上，而后在应变计上盖上一层氟塑料薄膜并用手指或小工具朝一个方向碾压，挤出气泡和过量的粘接剂，保证胶层薄而均匀。然后在上面放一块硅橡胶并用夹具夹紧放入干燥箱进行固化处理。

贴片时胶层的厚度必须严加控制，片基和粘接剂胶层厚度对于减少蠕变有非常重要的影响，并也使粘结强度增高，更能准确地传递试件的应变。在实际工艺过程中胶层的厚度还受到其它因素的限制，例如绝缘电阻，因而也下能无限制地薄，否则将降低其绝缘电阻造成传感器性能不稳定。

贴片之后应进行初步检查，检查基底，盖底有无损坏，敏感栅是否变形，贴片方位是否正确，有无断路、短路，有无气泡，有无局部未贴牢，贴片后电阻值变化不能太大(一般变化不大于±0.5Ω)等。粘贴后的结构如图 17

图 17 应变片的粘贴位置

5.2传感器的封装

传感器封装是为了保护电阻应变敏感元件和弹性元件不受周围化学活性介质的影响，同时固定引线等。对于易受湿度影响的传感器，我们采用密封装置，这样才可以保证该传感器在灰尘、腐蚀气体等环境下长期使用时的精度。

具体密封方法是：采用柔软、弹性模量不变的橡胶波纹膜或金属波纹膜将应变敏感元件及弹性元件与外界隔离；采用材料与弹性元件具有相同线膨胀系数或采用相同材料作为外壳，通过电子束焊或激光焊将弹性元件上的膜片焊接在外壳上，并在其中冲入惰性气体，在此过程中一定得注意焊接必须可靠，否则会由于密封失灵和膜片支承变化造成传感器灵敏度的变化。同时，接线插座或电缆线需要密封，方法是采用绝缘材料将接线插座或电缆铸在里面，一端与应变敏感元件的引出线焊接，另一端接插头或焊接测量导线。

5.3 传感器装配

装配如附件三 尺寸已经标注到装配图纸上。

第 6 章 误差源分析以及处理

称重传感器在无外载荷作用时的输出称为零点输出零点输出受环境温度的影响随环 境温度的

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变化而变化，这称之为零点温度漂移引起称重传感器零点温度漂移的因素，产生此温度漂移的原因： （1）弹性元件电阻应变计应变粘结剂的单线膨胀系数不同 弹性元件的纵向和横向膨胀率不同电阻应变计基底和应变粘结剂底膜的厚度不同在环境温度发生变化时都会产生不同程度的热胀冷缩使电阻应变计敏感栅仁, 长或缩短引起电阻值变化

（2）电阻应变计敏感栅材料的电阻温度系数不为零各电阻应变计之间又有一定的 分散度而且敏感栅材料的电阻率也随环境温度而变化这都会引起电阻的改 变

（3）由于各电阻应变计的引出线及连接导线的长度不同温度变化可引起电桥导线 的电阻变化 （4）不同材料如康铜镍等焊点之间存在着较小的热电势也可以引起电阻变化

（5）弹性元件与外壳的温度系数不同弹性元件曲率的影响大气压 波动等影响。虽然比上述各项影 响小但也会使电阻值稍有变化。

对于这些误差，在桥路设计以及后续电路设计中已经采取相应措施。 另外，影响称重传感器稳定性的因素主要有： （1）称重传感器的结构

称重传感器的弹性元件、外壳、膜片及上压头、下压垫的设计，都必须保证受载后在结构上不产生性能波动，或性能波动很小。为此在称重传感器设计时，应尽量作到应变区受力单一，应力均匀一致；贴片部位最好为平面；在结构上保证具有一定的抗偏心载荷和侧向载荷的能力；安装力远离应变区，测量时应避免载荷支承点的位移。尽管称重传感器属于装配制造产品，但为了保证具有最佳技术性能和长期稳定性，尽可能将它设计成一个整体结构。

（2）机械加工与热处理工艺

弹性元件在机械加工过程中，由于表面变形的不均匀产生较大的残余应力，切削用量越大，残余应力就越大，磨削加工产生的残余应力最大。因此应制订合理的加工工艺和规定适当的切削用量。弹性元件在热处理过程中，由于冷却温度不均匀和金属材料相变等原因，在芯部和表层产生方向不同的残余应力，其芯部为拉应力，表层为压应力。必须通过回火处理工艺，在其内部产生方向相反的应力，与残余应力相互抵消，减少残余应力的影响。

（3）电阻应变计与应变粘结剂

电阻应变计应具有最佳性能，要求灵敏系数稳定性好，热输出小，机械滞后和蠕变小，应变量为1500×10-6时疲劳寿命可达108，电阻值偏差小，批次质量均一性好等。

应变粘结剂应具有粘结强度大，抗剪强度高；弹性模量较大且稳定；电绝缘性能好；具有与弹性元件相同或相近的热膨胀系数；蠕变和滞后小；固化时胶层体积收缩小等。粘贴电阻应变计时一定要严格控制胶层厚度，因为粘结强度随胶层厚度的增加而降低。这是由于薄的胶层需要更大的应力才能变形，不易产生流动和蠕变，界面上的内应力很小，产

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生气泡和缺陷的几率也比较小，应变传递性能好，只要防护密封合理就可达到较高的稳定性水平。

（4）制造工艺流程

应变式称重传感器的工作原理和总体结构决定了，在生产工艺流程中有些工序必须手工操作，人为的因素对称重传感器的质量影响较大。因此必须制订科学合理并可重复的制造工艺流程，并在其中增加电子计算机控制的自动化或半自动化工序，尽量减少人为因素对产品质量的影响。 …… 此处隐藏：952字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……