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稱重傳感器的蠕變誤差

發(fā)布時(shí)間:2021-12-27 15:05:06 |來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

稱重傳感器的蠕變誤差是若干個(gè)依賴于時(shí)間的效應(yīng)的綜合,引起蠕變誤差的主要因素為:
(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(jié)構(gòu)、熱處理工藝過(guò)程、穩(wěn)定處理工藝、最大工作應(yīng)力。
(2) 彈性元件表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變膠粘劑膠層和電阻應(yīng)變計(jì)基底時(shí),產(chǎn)生較大剪應(yīng)力,使其黏彈性減弱出現(xiàn)黏滯流動(dòng)(電阻應(yīng)變計(jì)基底與膠層之間發(fā)生滑動(dòng)),即黏彈性后效。
(3) 電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵材料由于擴(kuò)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(yīng)影響。圓柱式彈性元件在正應(yīng)力作用下產(chǎn)生單位體積變化,承受拉應(yīng)力使體積增大,承受壓應(yīng)力使體積減小。如果加載迅速,沒有熱量流進(jìn)、流出,純拉伸作用在彈性元件內(nèi)產(chǎn)生絕熱降溫,純壓縮作用在彈性元件內(nèi)產(chǎn)生絕熱升溫。兩者均產(chǎn)生絕熱應(yīng)變,它和等溫應(yīng)變之差與幾何形狀無(wú)關(guān),而僅僅取決于材料的不同,對(duì)于圓柱式稱重傳感器要達(dá)到熱平衡大約需要20 分鐘。從稱重傳感器蠕變誤差的具體分析中,完全證明了上述因素對(duì)蠕變性能的影響:
(1) 彈性元件金屬材料及熱處理狀態(tài)選擇不當(dāng),材料本身固有蠕變較大。以LY12-CZ 硬鋁合金為例,主要是材料本身的滯彈性蠕變和微量塑性變形蠕變。滯彈性蠕變是由于點(diǎn)缺陷或其組態(tài)在外加應(yīng)力作用下重新分布,趨于有序排列狀態(tài)產(chǎn)生釘軋位錯(cuò),因此應(yīng)力—應(yīng)變之間有一個(gè)馳豫過(guò)程,而產(chǎn)生滯彈性蠕變。微量塑性變形蠕變是由于熱處理工藝不當(dāng)或內(nèi)部組織和成分不均勻,某些微區(qū)可能出現(xiàn)軟組織,在承受外加載荷時(shí),盡管應(yīng)力值低于屈服極限,這些軟組織卻首先屈服,出現(xiàn)微量塑性變形,使位錯(cuò)開動(dòng)、增值而產(chǎn)生蠕變。
(2) 電阻應(yīng)變計(jì)基底和應(yīng)變膠粘劑層過(guò)厚且固化不完全,承受應(yīng)變后基底與膠層之間發(fā)生滑動(dòng),產(chǎn)生蠕滑效應(yīng)使輸出隨時(shí)間而減少,機(jī)械應(yīng)變?cè)酱蟆⒛z粘層越厚,蠕變?cè)酱蟆?br /> (3) 電阻應(yīng)變計(jì)基底和敏感柵尺寸選擇不合理,導(dǎo)致電阻應(yīng)變計(jì)端頭剪應(yīng)力過(guò)大,使膠粘劑層剪切模量降低,剛度減小,蠕變?cè)龃蟆?br /> (4) 彈性元件應(yīng)變區(qū)的工作應(yīng)力過(guò)高,受載后由于內(nèi)應(yīng)力急劇變化而產(chǎn)生溫度變化,來(lái)不及向周圍傳導(dǎo)和與環(huán)境對(duì)流交換,使應(yīng)變區(qū)產(chǎn)生絕熱溫度變化。由于鋁合金的絕熱溫度變化比合金鋼高3.5%,線膨脹系數(shù)比合金鋼大1 倍,所以絕熱溫度變化造成的影響也比較大,一方面通過(guò)熱膨脹引起彈性元件、應(yīng)變計(jì)敏感柵和膠粘劑層的體積變化;另一方面使電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵材料的電阻率發(fā)生變化,而產(chǎn)生蠕變誤差。
(5) 量程小的稱重傳感器蠕變誤差較大,這是因?yàn)閺椥栽饘俨牧系恼渥冇捎趹?yīng)變梁薄而增大的緣故。目前較為盛行的看法是由于機(jī)械加工彈性元件最外層金屬材料損失了一些彈性,對(duì)其剛性造成較大影響,因此正蠕變值變大。
(6) 對(duì)蠕變效應(yīng)的研究結(jié)果證明,敏感柵長(zhǎng)的比敏感柵短的電阻應(yīng)變計(jì)蠕變?。粺峁绦捅壤涔绦蛻?yīng)變膠粘劑蠕變??;粘貼電阻應(yīng)變計(jì)膠層?。ㄒ?μm 為最佳) 的比膠層厚的蠕變??;粘貼在彈性元件上的電阻應(yīng)變計(jì)進(jìn)行老化處理的比不進(jìn)行老化處理的蠕變小。

 

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