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影響多分量測量平臺穩(wěn)定性的因素

2021-07-09 09:42:33

多分量測力平臺彈性元件的金屬材料對測力傳感器的綜合性能和長期穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。應(yīng)選擇強(qiáng)度極限和彈性極限高,彈性模量的時(shí)間、溫度穩(wěn)定性好,彈性滯后小,機(jī)械加工和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小的材料。有資料表明:只要材料淬火后的塑性好,它在機(jī)械加工和熱處理后的殘余應(yīng)力就小。還要特別重視彈性模量隨時(shí)間的穩(wěn)定性,要求在測力傳感器使用壽命期間內(nèi)材料的彈性模具不發(fā)生變化。


電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)具有好的性能,要求靈敏系數(shù)穩(wěn)定性好,熱輸出小,機(jī)械滯后和蠕變小,應(yīng)變量為1000×10-6時(shí)疲勞壽命可達(dá)108,電阻值偏差小,批次質(zhì)量均一性好等。應(yīng)變粘結(jié)劑應(yīng)具有粘結(jié)強(qiáng)度大,抗剪強(qiáng)度高;彈性模量較大且穩(wěn)定;電絕緣性能好;具有與彈性元件相同或相近的熱膨脹系數(shù);蠕變和滯后小;固化時(shí)膠層體積收縮小等。粘貼電阻應(yīng)變計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格控制膠層厚度,因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)度隨膠層厚度的增加而降低。


多分量測力平臺屬于裝配制造,貼片組橋后就形成了產(chǎn)品,由于內(nèi)部不可避免的產(chǎn)生一些缺陷和外界環(huán)境條件的影響,測力傳感器的某些性能指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,因此必須進(jìn)行各項(xiàng)電路補(bǔ)償與調(diào)整,提高測力傳感器本身的穩(wěn)定性和對外部環(huán)境條件的穩(wěn)定性。完善而精細(xì)的電路補(bǔ)償工藝,是提高測力傳感器穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。


多分量測力平臺的彈性元件、外殼、膜片及上壓頭、下壓墊的設(shè)計(jì),都必須保證受載后在結(jié)構(gòu)上不產(chǎn)生性能波動,或性能波動很小,為此在測力傳感器設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量作到應(yīng)變區(qū)受力單一,應(yīng)力均勻一致;貼片部位為平面;在結(jié)構(gòu)上保證具有一定的抗偏心載荷和側(cè)向載荷的能力;安裝力遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū),測量時(shí)應(yīng)避免載荷支承點(diǎn)的位移。盡管測力傳感器屬于裝配制造產(chǎn)品,但為了保證具有技術(shù)性能和長期穩(wěn)定性,盡可能將它設(shè)計(jì)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。


彈性元件在機(jī)械加工過程中,由于表面變形的不均勻產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,切削用量越大,殘余應(yīng)力就越大,磨削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力大。因此應(yīng)制訂合理的加工工藝和規(guī)定適當(dāng)?shù)那邢饔昧俊椥栽跓崽幚磉^程中,由于冷卻溫度不均勻和金屬材料相變等原因,在芯部和表層產(chǎn)生方向不同的殘余應(yīng)力,其芯部為拉應(yīng)力,表層為壓應(yīng)力。必須通過回火處理工藝,在其內(nèi)部產(chǎn)生方向相反的應(yīng)力,與殘余應(yīng)力相互抵消,減少殘余應(yīng)力的影響。


應(yīng)變式測力傳感器的工作原理和總體結(jié)構(gòu)決定了,在生產(chǎn)工藝流程中有些工序必須手工操作,人為的因素對測力傳感器的質(zhì)量影響較大。因此必須制訂科學(xué)合理并可重復(fù)的制造工藝流程,并在其中增加電子計(jì)算機(jī)控制的自動化或半自動化工序,盡量減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。


防護(hù)與密封是測力傳感器制造工藝流程中的要害工序,是測力傳感器耐受客觀環(huán)境和感應(yīng)環(huán)境影響而能穩(wěn)定可靠工作的根本保障。如果防護(hù)密封不良,粘貼在彈性元件上的電阻應(yīng)變計(jì)及應(yīng)變粘結(jié)劑膠層,都會吸收空氣中的水分而產(chǎn)生增塑,造成粘結(jié)強(qiáng)度和剛度下降,引起零點(diǎn)漂移和輸出無規(guī)律變化,直至測力傳感器失效。

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