衡器電子秤稱重傳感器引起各種誤差概述與分析-2

時間：2022-8-14閱讀：70

（3）雙剪梁型稱重傳感器邊界條件對滯后的影響較大，其雙剪梁彈性元件與底座接觸面的滑動是產生滯后誤差的重要原因。在加、卸載過程中，雙剪梁彈性元件與底座滑動方向相反，因此作用在彈性元件上的摩擦力方向也相反，正是此摩擦力造成應變區剪應力變化。接觸面摩擦系數大，隨著載荷的增加滯后的值由小變大。盲孔中心到彈性元件支撐端面的距離太小，摩擦力對應變區影響也較大。
（4）機械加工形位公差的影響，突出的表現在圓環式、板環式彈性元件上，當兩端加載螺紋不同心時，真正通過彈性元件的載荷值與計量軸線偏 α 角度，隨著載荷的增加，α 夾角逐漸變小，有效計量載荷不斷加大，使輸出呈遞增的拋物線。卸載后各連接件未恢復到初始位置而產生滯后誤差。
（5）稱重傳感器彈性元件上的保護外殼、密封膜片應設計合理盡量不影響靈敏度。若有不正確接觸或承受一定應力，都會產生阻滯彈性元件變形恢復的力或力矩，而產生滯后誤差。
（6）合理選擇彈性元件金屬材料的熱處理工藝，減小材料本身的彈性滯后。例如應用廣泛的合金鋼 40CrNiM0A，其彈性滯后與其微觀組織有關，不同的回火溫度得到不同的金相組織，有不同的彈性滯后，其值可達 0.11％。
3. 重復性誤差
重復性誤差是指在相同的負荷和相同的環境下，對同一被測量進行連續多次試驗所得輸出讀數之間的差值。各條特性曲線越靠近，重復性就越好。重復性的好壞與許多隨機因素有關，如環境溫度、大氣壓力變化等。
4. 蠕變誤差
重傳感器的原理和制造工藝決定了其傳感元件電阻應變計是用環氧樹脂等應變膠粘劑粘貼在彈性元件上，盡管為了提高應變膠粘劑的剪切強度，膠粘劑層已經非常薄了，但是彈性元件受載后還會產生蠕變和滯后誤差。大量試驗和測試結果表明稱重傳感器的蠕變和滯后誤差的大小和方向是不可預測的，彈性元件金屬材料表現為正蠕變，即在某一種負荷作用下產生的變形有隨著時間增大的趨勢；而應變膠粘劑的膠層有使電阻應變計敏感柵的變形隨著時間小的趨勢，這種應力松弛產生的是負蠕變。稱重傳感器的蠕變誤差，基本上就是這兩種蠕變效應的疊加。概括起來，稱重傳感器的蠕變誤差就是若干個依賴于時間效應的綜合。主要是以下幾種效應產生蠕變誤差：
（1）彈性元件金屬材料中，支配彈性后效（蠕變）因素的綜合，其因素主要是材料的組織結構、熱處理工藝過程、穩定處理工藝、工作應力等的影響。
（2）彈性元件表面應變傳遞給應變膠粘劑膠層和電阻應變計基底時，產生較大剪應力，使其黏彈性減弱出現黏滯流動（電阻應變計基底與膠層之間發生滑動）效應，即黏彈性后效的影響。
（3）電阻應變計敏感柵材料由于擴散而引起原子重新分布，使蠕變抗力減小。
（4）彈性元件絕熱溫度變化的熱彈性效應影響。圓柱式彈性元件在正應力作用下產生單位體積變化，承受拉應力使體積增大，承受壓應力使體積減小。如果加載迅速，沒有熱量流進、流出，純拉伸作用在彈性元件內產生絕熱降溫，純壓縮作用在彈性元件內產生絕熱升溫。兩者均產生絕熱應變，它和等溫應變之差與幾何形狀無關，而僅僅取決于材料的不同，對于圓柱式稱重傳感器要達到熱平衡大約需要 20 分鐘。
綜合國內外稱重傳感器制造企業對蠕變效應的研究結果得出：敏感柵長的電阻應變計比短的更適用；熱固型應變膠粘劑比冷固型好；在保證絕緣電阻的前提下膠粘劑層越薄蠕變和滯后誤差越小，一般膠粘劑層的厚度以 5μm 為好；對粘貼在彈性元件上的電阻應變計進行老化處理比不進行處理蠕變小。對固有蠕變較大的彈性元件多采用蠕變自補償電阻應變計。
5. 允許誤差與誤差包絡線
稱重傳感器在組裝各種電子衡器時，必須與該電子衡器的國家標準相匹配，其原則是：當稱重傳感器的性能特征與允許誤差帶相擬合時，該稱重傳感器的各項誤差必須綜合考慮。這就是說，稱重傳感器可能具有小的非線性誤差和滯后誤差，而具有適中的溫度誤差；相反，可能具有小的溫度誤差，而且具有適中的非線性誤差和滯后誤差。因此必須給出稱重傳感器的允許誤差與誤差包絡線來作為限制因素。使用了誤差包絡線這個概念后，就允許人們對構成測量總誤差的各個分量進行平衡，從而獲得所期望的最終結果。按照國際法制計量組織（OIML）R60 國際建議和 GB ／T7551—2008《稱重傳感器》國家標準規定，稱重傳感器的允許誤差限與誤差包絡線有關，即所有偏差之和應處于總誤差帶之內。
2008《稱重傳感器》國家標準的定義為：“誤差包絡線以一條直線為基準，此直線是以 20 ℃時載荷試驗中的兩個輸出確定的，一個是最小載荷輸出，另一個是遞增加載時取得的量程的 75% 載荷時稱重傳感器的輸出"。求 75% 載荷輸出與最小載荷輸出擬合直線的方法，通常稱為 75% 載荷點連線法，即在稱重傳感器的 n 個測試點中，將最小載荷輸出點與 75% 載荷輸出點連為直線，以此直線作為擬合直線求得各載荷點參比值，用以計算稱重傳感器誤差。此誤差包絡線包括非線性、滯后引起的誤差，以及在規定誤差范圍由于溫度對稱重傳感器靈敏度的影響所引起的誤差。可見減小稱重傳感器的非線性、滯后誤差和零點、靈敏度溫度誤差對控制稱重傳感器允許誤差的重要性。
三、稱重傳感器溫度誤差分析
1. 零點溫度誤差分析
稱重傳感器在無外載荷作用時的輸出稱為零點輸出，此輸出受環境溫度影響，隨溫度變化而變化稱為零點溫度漂移。影響零點溫度漂移的因素很多，歸納起來主要有：
（1）彈性元件、電阻應變計、應變膠粘劑的線膨脹系數不同，彈性元件的縱向和橫向膨脹率不同，當環境溫度發生變化時，都會產生不同程度的熱脹或冷縮，引起電阻變化。
（2）電阻應變計敏感柵材料的電阻溫度系數不為零，各電阻應變計之間又有一定的分散度，而敏感柵材料的電阻率也隨著環境溫度而變化，這都會引起電阻值的改變。
（3）由于各電阻應變計的引出線及連接導線長度不同，溫度發生變化可引起電橋電路導線的電阻變化。
（4）在將電阻應變計組焊成電橋電路時，所用不同材料（如康銅絲、錳銅絲、鎳絲等）焊點之間存在著較小的熱電勢，而引起電阻變化。
（5）彈性元件與保護外殼材料的溫度系數不同，彈性元件曲率的影響，大氣壓力波動等雖然影響較小，也會使電阻值發生微小變化。
上述各因素隨溫度變化直接影響稱重傳感器的輸出，產生較大的零點溫度漂移。就是采用溫度自補償電阻應變計，由于其特性的分散以及粘貼、加壓、固化等工藝影響，仍不能全部抵消引起零點溫度漂移的各因素。減小零點溫度漂移的方法，就是對稱重傳感器逐個進行零點溫度補償。
2. 靈敏度溫度誤差分析
早在 20 世紀 40 年代中期，美國和前蘇聯學者就注意到了溫度對測力指示儀器示值的影響，正確的分析了引起機械測力環溫度誤差的原因，并準確測量出其修正系數為 0.027% ／℃，時至今日還在繼續為各國所使用。同樣以金屬材料為彈性元件組成的稱重傳感器，其溫度誤差與之非常相似，
只是影響因素更復雜一些，因為除彈性元件外還有電阻應變計、補償電阻、測量電路的影響。
不論是利用正應力還是利用切應力的稱重傳感器，其靈敏度溫度誤差是一個系統誤差，起主要影響的因素是彈性模量 E 的溫度系數 βE。因 βE 為負值，所以環境溫度升高，彈性元件材料的彈性模量 E 降低，稱重傳感器的靈敏度增大，而產生靈敏度溫度誤差。γ 的影響主要取決于電阻應變計敏感柵的電阻合金材料，在一定程度上取決于應變粘接劑、固化工藝規范及敏感柵的幾何形狀。如果彈性元件材料，電阻應變計敏感柵和基底材料以及制造工藝都一樣，圓環式結構比圓柱式和剪切梁式結構的靈敏度溫度誤差要小一些，大約小 6％左右。這說明稱重傳感器靈敏度溫度誤差的影響因素，主要是彈性元件材料的彈性模量 E，其次是電阻應變計靈敏系數和制造工藝，在相當小的程度上
與稱重傳感器彈性元件的結構有關。
四、建立數學模型分析稱重傳感器的溫度誤差
應用現代科學技術和分析手段，采用三維數字設計技術是稱重傳感器結構設計的發展方向。運用網絡技術改造生產工藝，實現生產工序和控制系統測試數據自動采集、智能補償等生產線模式是生產工藝創新的主要方向。面對設計、工藝技術的進步，傳統的、就事論事的誤差分析方法，已跟不上稱重傳感器技術發展的需要。必須學習和掌握現代誤差分析手段，建立稱重傳感器各種特性的數學模型，通過計算機預測和推算各類溫度誤差。國內外各制造企業對稱重傳感器溫度誤差的控制，都是采用智能溫度補償方法。即為了減小零點溫度誤差對批量生產的稱重傳感器逐個進行零點溫度補償；為了控制靈敏度溫度誤差，在彈性元件材料、熱處理工藝、電阻應變計、生產工藝流程都保持不變的前提下，采用抽樣測試得出補償電阻值，進行統一補償的方法。國內外稱重傳感器制造企業多年的實踐經驗告訴我們，上述兩種溫度補償方法是比較科學合理、簡便可行的。零點溫度、靈敏度溫度補償技術的一個重要前提是：輸出與溫度變化成線性關系，即補償精度取決于補償前的輸出隨溫度變化的非線性程度。通過分析稱重傳感器的測試數據，來確定各個零點溫度漂移影響因素所起到的作用，以及它們之間的相互關系是非常困難的。因為各個影響因素同時作用而產生單一的稱重傳感器輸出，若將此輸出分解成諸多項，每項分別表示某一因素的作用是不可能的。解決此問題的有效方法是建立稱重傳感器溫度特性的數學模型，用數學公式表示各種影響因素，推導出理論輸出值。若理論輸出與實際輸出比較一致，就可以在計算機上進行試驗，預判各單一因素的影響。

日韩午夜在线观看,色偷偷伊人,免费一级毛片不卡不收费,日韩午夜在线视频不卡片

北京衡準商貿有限公司

北京衡準商貿有限公司

衡器電子秤稱重傳感器引起各種誤差概述與分析-2

會員登錄

收藏該商鋪

提示