本文浅析了地磅传感器蠕变匹配影响因素,以及在传感器蠕变 匹配过程中摸索出的经验。
地磅传感器弹性体因材料的滞弹性效应而存在固 有微蠕变特性,这种蠕变特性可以通过蠕变自补 偿应变计进行补偿。在传感器生产过程中,传感 器蠕变亦受诸多因素影响,譬如传感器或应变计 原材料的更换、产品工艺变化等,因此在产品批 量投产前应进行严格的应变计蠕变匹配工作。在 进行蠕变匹配前,要了解电阻应变计变化因素的 影响,并充分考虑到传感器本身的影响因素以及 生产工艺控制情况,才能保证传感器蠕变匹配最 佳,同时保证传感器其他优良的性能指标。
现就传感器蠕变匹配过程中存在的影响因素 进行汇总分析,并根据实际试验及生产经验从不 同方面对传感器匹配提出一些建议。
—、应变计方面
㈠不同型号规格应变计补偿号的蠕变影响
通常各厂家生产的应变计均有许多蠕变号,应变计蠕变的大小主要靠应变计的敏感栅形状来 调整。同种应变计敏感栅端部越长,蠕变越正。折返比即端部长度与丝栅宽度的比值越大,应变计蠕变越正。通常各厂家生产的相邻蠕变号之间蠕变相差0.01%-0.02% ;同时相同蠕变号的不 同阻值、不同形状、不同面积的应变计蠕变补偿 能力会有稍许差异,通过匹配试验得知,同㈠蠕 变号折返比相同的、丝栅面积不同的应变计,面 积越大,蠕变越负,因此在生产试验时不能忽略 这㈠点,在试用新型号应变计前丝栅区域面积、 丝栅尺寸发生变化的要与应变计生产厂商详细 沟通,确认蠕变补偿差异后再进行应变计匹配, 以避免浪费不必要的试验时间。
(二)应变计原材料批次更换对应变计的蠕变 的影响
常温应变计㈠般选择康铜合金作为敏感栅材 料,康铜箔质量稳定性好,根据生产经验,其批 次更换对应变计蠕变影响甚微,在传感器进行应 变计匹配时,可忽略其影响。而应变计基底材料 及盖层厚度影响应变计的蠕变程度较大。同品牌 原材料批次之间的差异有时也很明显,比如㈠般 基底材料薄膜的材料,批次厚度差异可能在 1um -2um,对于选用思胶成膜的生产方式加工的 成型膜,其配胶原材料的批次更换可能会对成型膜厚度产生微量的差异。对于此种差异造成的蠕 变影响,我们曾详细跟踪汇总,结果是对于选用 成型薄膜作为基底的应变计基底每薄2um,蠕变 大约往负向变化0.02% ,盖层厚度薄5um-10um, 蠕变大约往负向变化0.02%。因此在新批次应变计 使用前,传感器生产厂家要与应变计生产厂家仔 细沟通,批次发生变化时首先与应变计生产方确 认是否有变化,以便更有效、节时的完成蠕变匹 配。
(三)应变计其他方面对蠕变的影响
除了原材料影响,应变计生产环境、制作工 艺是影响应变计性能分散的关键,应变计分散小, 传感器测试的蠕变指标分散小,更易于将所匹配 的传感器蠕变达到最佳要求。而目前应变计大部 分工艺由人工操作完成,环境、工艺控制严格的 同时,人工操作误差带来的影响不能忽视;人员 操作误差可能会影响蠕变的分散;一般正规生产 厂家应变计生产操作者均应通过专业的技术生产 培训方可上岗,确保应变计产品的一致性。因此 建议传感器厂家选择正规厂家、外形美观、性能 优良符合传感器生产要求的高精度应变计。
生产过程中若更换应变计厂家,则需要传感 器厂家对应变计生产环境、工艺控制等方面有详 细的了解,并对蠕变及其他性能指标进行详细的 测试,比如高低温蠕变测试、长期稳定性测试 (放置半年且每月测试一次蠕变,观测蠕变的变化 量等。
二、传感器方面
(一)传感器弹性体原材料的影响
传感器厂家一般根据设计要求选择优质的材 料制作弹性体,但金属材料锻造及后期处理的特 殊性,其批次更换仍可能对传感器的蠕变有一定 的影响。因此在新批次弹性体材料投产前,应少 量投入进行应变计匹配,观测蠕变变化情况,条 件允许的情况下测试高低温蠕变,以确定批次更 换的影响量,对后期投入提供指导。通常情况下, 合金钢、不锈钢传感器蠕变受材料批次更换的影 响稍小一些,铝传感器蠕变受材料批次影响大一 些;小量程传感器受材料更换影响大一些,而大 量程传感器受材料批次影响小一些。对于不锈钢 材料,需要相较其他材料应尽量选择蠕变偏负的 应变计,因为蠕变与滞后是同向变化的,蠕变偏 负,滞后也相应偏负。
(二)传感器结构影响
一般来说,相同结构型式及外形尺寸的传感 器量程越小,蠕变越正,应选择蠕变越负的应变 计,而量程越大,蠕变越负,可以选用蠕变稍正 的应变计。量程较大的传感器之间蠕变相差很小, 蠕变变化表现越不明显;传感器的蠕变亦受其结 构影响,对于柱式传感器,不同吨位之间的蠕变 差异基本可以忽略,即可以选择同一蠕变号的应 变计,蠕变匹配相对简单;而桥式传感器不同吨 位之间稍有不同。传感器蠕变还受密封结构形式 影响,灌封和膜片密封对蠕变的影响不同,技术 人员在设计方面改进后的蠕变匹配时亦应注意到 这一点。
㈢传感器生产工艺及其他方面的影响
稳定的生产工艺是保证蠕变稳定一致的前提, 在进行蠕变匹配时应保证研磨、贴片、涂覆等工 序工艺的稳定性,以便使蠕变数据更稳定、准确。 操作人员变化、工艺变化、相关辅助材料变化时 应及时跟踪传感器蠕变测试数据,以便及时进行 匹配调整。根据生产经验,传感器贴片和涂覆工 艺影响最大,其所涉及到的辅助材料中,贴片胶 和涂覆胶影响较大,贴片胶和涂覆胶的软硬度、 刷涂厚度直接影响蠕变。
传感器设计简单,工艺复杂,在生产过程中 要及时注意各项变化的影响,从而使传感器蠕变 匹配达到最完美的效果。精细的制作工艺及优良 的技术指标是传感器性能优越的前提,也是生产 厂家追求的一致目标,以上几点是本公司在传感 器蠕变匹配过程中摸索的经验,仅供参考,有不 当之处请批评指正。