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影响地磅传感器精度的主要因素初探

时间:2018-01-12 15:43   点击数:

地磅称重传感器的主要结构材料和各种加工工艺会对其精度产生一定的影响。 但是否所有的材料都要从美国或台湾进口呢?弹性体的机加工和传感器组装时会产生应力, 这些应力又会怎样影响这些对比实验结果呢?应力本身的变化规律又是怎样的呢?本文做以评尽的阐述。

ˎ前言

我们公司20多年以来专业从事各种地磅、称重仪表、称重传感器和电阻应变计等 全方位的研发和生产。我们的产品在定型投产以 前都要做大量的基础研究工作,以确保产品能长 期稳定、可靠地工作。现在将要发表的只是2003 年初进行的一次试验工作,其后我们还做了大量 有关老化筛选等方面的试验研究工作,例如高温 存储、高温电老化、超载静压、10万次疲劳加压、 超载疲劳加压、潮湿箱试验,高温、高压、高湿 PCT试验,高压密封检漏等试验,其中有些试 验已在《衡器》杂志发表过。

2003219日,我们公司参考《〈传感器参 数漂移的原因和预防措施》开会讨论了影响传感 SPAN漂移的主要因素:GAGE弹性体铝材, 传感器制程中使用的各种引线材料和清洗液以及 上胶情况等问题安排做了一系列的对比分析试验。 现将试验数据和初步结果列表分析于后。

二、实验方案

1.影响GAGE质量的试验

我们用FAJ- 10AB传感器使用不同条件下生GAGE做对比试验,买验数据如表1所示。

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2.用不同铝材做弹性体的试验

我们用美国进口铝材和国产铝材加工制成的 弹性体做成FAJ- 10AB传感器,测试其SPAN随时 间漂移的影响,试验数据如表2所示。

3.使用不同清洗液对传感器SPAN精度的影响 我们用不同清洗液清洗后做成的传感器测试

结果如表3所示。

4.传感器中使用不同引线的影响

我们分别使用美国引线和台北引线加工成 FAN- 7.5kg传感器后测试SPAN精度,对比试验数 据如表 4 所示。

5.上胶与否对传感器SPAN精度的影响

我们对FAN- 7.5kg传感器上胶前后测试了 SPAN的精度,对比实验数据如表5所示。

三、样本数和数据统计方法

1.每一组对比试验安排的传感器L/0样本 都是5只。

2.我们把在不同条件下做成的传感器每隔一 小时测量一次SPAN值,在5个小时间隔范围内计 算出了最大的差值,再折合成相应的传感器SPAN 精度,再从相同状态下的5只传感器中统计出 SPAN的最高精度,最低精度以及去掉最高和最低 精度的其余3只传感器的平均精度。这些数据分 别填写在表1〜表5的相应栏中。(说明:不同时 间测得的SPAN数据减去SPAN的起始数值就是SPAN的变化值,变化值再除以起始值就是相对变 化,由于相对变化很小,我们用PPM为单位做记 录,相对变化也可以表示成精度。例如5小时 SPAN的相对变化小于100PPMt我们就说他的精度 可以达到万分之一。

3.我们计划每隔5天测试一次传感器SPAN 漂移的结果并统计它的精度随时间的变化情况, 到基本稳定的时候就能以这些数据为依据,统计 对比出各种因素对传感器SPAN漂移影响的程度。

四、实验前的理论设想一应力波动衰减学说

1.大家知道铝型材在挤压加工的过程中会产 生很大的应力,最好的消除办法是放在露天让它 日晒雨淋长时间的自然消除。在铝弹性体的锯、 铣等加工过程中也会产生应力,也要有一个释放 的过程。根据以往多次的试验经验,由于喷砂、 贴片后的加压力和高温烘烤以及上胶后的应力都 有一个逐步释放的过程,所以从贴片到上胶刚刚 做好的传感器测试的参数只能做参考,不能做绝 对的结论。例如L/C进行10000次疲劳加压后, 迟滞和线性都会变好,但压完后马上就测试所得 的结果可能会适得其反,10天之后再进行测试, 疲劳试验的良性效应就能显示出来。

2.应力释放的理论设想一应力波动衰减学说

固态分子都有一定的稳态微观结构,当它受到外力作用时会偏离原有的结构而产生一定的变形, 当外力去除后,又会本能的恢复到原有的结构,但 这个恢复的过程应该是振荡衰减的,就像打秋千一 样,推动的外力去除后要经过N次振荡衰减才能 到稳定的最低点。因此,我们假设应力的释放过程 是波动的,但波动的幅度会是逐步趋小的。

由于上述的设想,所以我们安排各组实验都 是每隔5天测试一组数据,其中第七次即30天以 后的数据作为实验结论用,而前面6次测试的数 据就是为了 “形象地观察应力衰减过程用的。

五、测试数据及曲线图

把七次测试的结果,每次测试的表1〜表5 相关数据汇总制成表1〜表5,再根据表1〜表5 的数据分别画成图1〜图5的五组曲线图。

六、数据分析和结论

1.总的变化趋势是刚刚组装的传感器SPAN 漂移很大大约在600- 1200PPM之间),很快就按 波动方式趋向减小,大约在成品后30天趋于稳 定。这种变化的总趋势和我们以前的设想是一致 的,这就是我们创立的应力波动衰减学说。在成 品后5天前后的数据只能作参考不能作为分析结 论的依据。只有基本稳定后的数据才能作为分析 对比作结论的依据。

2.大部分未上胶的传感器成品后25天左右就 趋于稳定,而上胶后的传感器大约要30天左右才 能稳定。

3.以前没有做过传感器SPAN随时间漂移的 试验,但我们做过大量的传感器蠕变、线性等随 时间变化的试验。从表面现象来看,这些参数的 变化会随时间而波动性减小。它反映的是传感器 内部应力逐渐释放这个实质。从这个意义上来说, 传感器SPAN随时间的变化也反映了传感器内部应 力逐渐释放这样一个实质。由于是相同的内部矛 盾在外部以不同的形式表现出来,所以我们能预 测到SPAN变化的总规律。当然具体的变化是多 少,还是要由具体的试验条件来决定的。这可是 唯物辩证法的一条基本原理。事物内部的矛盾 (内医是事物变化的根据,外部的矛盾(外医 是变化的条件,外因通过内因起作用。

4.从这次试验情况来看,各种试验条件下生产 的传感器问题都不大,都可用于做1/5000精度的秤

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5.从图1可以看出

(1)代表酚醛基底胶的曲线和代表环氧胶的 曲线在成品存放20天后就已经互相接近,环氧胶 更好些。说明它对传感器漂移的影响更小些

(2因为这只牵涉到箔材内部应力对传感器SPAN漂移的问题,箔材经过加热处理会有助于消 除碾压后的内部应力,促使箔材内部分子结构更 稳定。所以经过热处理的箔材组装成的传感器 SPAN漂移比未处理的要小一些。

6.从图2可以看出用进口美国的铝材做成的传感器漂移比用国产铝材的要小。这个结论要在 传感器组装成成品25天后才能显示出来。如果要 在成品存放20天之内就要匆忙下结论可能会适得 其反。虽然国产铝料不如进口料好,但做1/5000 精度的传感器还是可以的。

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7.从图3可以看出,溶剂AF以及B清洗传 感器时对SPAN漂移的影响在成品存放25天之后 是相同的,虽然在此之前有较大的差别。

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8.从图4可以看出美国引线和台北引线对SPAN漂移的影响是相同的,虽然在成品存放25天之前有一定的差别.

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9.从图5可以看出传感器上胶后会产生一定 的附加应力。所以在成品存放30天之内上胶的传 感器SPAN漂移大,但当胶中的应力释放完了之后 就和不上胶的情况差不多了。所以在成品存放30 天之后两条曲线交汇在一起。

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