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影响环形力传感器稳定性的4大因素解析

点击次数:24发布时间:2022-06-01
  环形力传感器由一个或多个能在受力后产生形变的弹性体,和能感应这个形变量的电阻应变片组成的电桥电路,以及能把电阻应变片固定粘贴在弹性体上并能传导应变量的粘合剂和保护电子电路的密封胶等三大部分组成。
  
  影响传感器稳定性的因素较多,归纳起来主要有:
  
  1、传感器的结构
  
  环形力传感器的弹性元件、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,为此在测力传感器设计时,应尽量做到应变区受力单一,应力均匀一致:
  
  贴片部位为平面;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。
  
  2、弹性元件的金属材料
  
  弹性元件的金属材料对环形力传感器的综合性能和长期稳定性起关键作用。应选择强度极限和弹性极限高,弹性模量的时间、温度稳定性好,弹性滞后小,机械加工和热处理产生的残余应力小的材料。
  
  3、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大。因此应制定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。
  
  4、电阻应变计与应变粘结剂
  
  电阻应变计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1000×10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。
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