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在輸入量按照由小到大,然后又從由大到小變化的過程中,其輸入輸出特性曲線不重疊的現(xiàn)象稱為遲滯。一般采用遲滯誤差來衡量遲滯現(xiàn)象,即傳感器在整個測量范圍內(nèi)的大遲滯值Δmax與輸出全量程Ymax比值,又稱回程誤差、回差或變差。延遲通常是由稱重傳感器敏感元件材料的物理性質(zhì)或機械部件的缺陷引起的。
稱重傳感器是機械傳感器的一個重要類別,應(yīng)用廣泛,其形式也很多。一般來說,稱重傳感器的建設(shè)主要包括彈性體、應(yīng)變計、密封等。它們之間的一些相互作用影響著稱重傳感器的滯后性。讓我們分析一下它們各自的功能。
用作稱重傳感器彈性體的金屬材料,由于其內(nèi)部復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系,在受到外力作用時,會在小晶粒之間產(chǎn)生微應(yīng)變。外力消失后,微應(yīng)變消失,但能否恢復(fù)到不受力的原始狀態(tài),則因彈性體的金屬材料而異。如果加載力的曲線與卸載力的曲線不重疊,差值越大,遲滯性越大。差異主要來自材料本身成分的穩(wěn)定性、均勻性、熱處理后的徑向組織等。了解遲滯的原因,我們可以通過選擇合適的金屬材料和的熱處理來提高彈性極限,以減少遲滯。目前,國內(nèi)市場上廣泛使用的彈性體材料有40種CrNiMoA,通過合理的熱處理工藝,可以取得良好的綜合機械性能。
稱重傳感器的應(yīng)變計主要由敏感柵、基底、涂層和導(dǎo)線組成。它通過敏感柵的電阻應(yīng)變效應(yīng)將彈性體的應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電阻值。如果材料本身有延遲,應(yīng)變計也有延遲。目前,世界的應(yīng)變計制造商在制造應(yīng)變計時充分考慮延遲,并采取自我補償措施,以盡量減少延遲。這也是選擇稱重傳感器時必須考慮的因素。
彈性體和應(yīng)變片組成后,傳感器還需要用密封膠密封,主要用于固定線路和密封,防止外部環(huán)境對傳感器性能的影響。從表面上看,密封膠固化后相對較軟,相對彈性體的強度幾乎可以忽略不計。如果應(yīng)用于小量程測力,必須考慮此功能。當(dāng)彈性體上的力很小時,彈性體變形很小,密封膠的厚度會影響變形。
由此可見,在設(shè)計一個好的稱重傳感器時,必須充分考慮產(chǎn)品的延遲性能。通過以上分析,結(jié)合具體情況,可以顯著減少延遲的大小。
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