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稱重傳感器的蠕變誤差

發(fā)布時間:2021-12-27 15:05:06 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

稱重傳感器的蠕變誤差是若干個依賴于時間的效應(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)變計基底時,產(chǎn)生較大剪應(yīng)力,使其黏彈性減弱出現(xiàn)黏滯流動(電阻應(yīng)變計基底與膠層之間發(fā)生滑動),即黏彈性后效。
(3) 電阻應(yīng)變計敏感柵材料由于擴(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關(guān),而僅僅取決于材料的不同,對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,因此應(yīng)力—應(yīng)變之間有一個馳豫過程,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,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,使位錯開動、增值而產(chǎn)生蠕變。
(2) 電阻應(yīng)變計基底和應(yīng)變膠粘劑層過厚且固化不完全,承受應(yīng)變后基底與膠層之間發(fā)生滑動,產(chǎn)生蠕滑效應(yīng)使輸出隨時間而減少,機(jī)械應(yīng)變越大、膠粘層越厚,蠕變越大。
(3) 電阻應(yīng)變計基底和敏感柵尺寸選擇不合理,導(dǎo)致電阻應(yīng)變計端頭剪應(yīng)力過大,使膠粘劑層剪切模量降低,剛度減小,蠕變增大。
(4) 彈性元件應(yīng)變區(qū)的工作應(yīng)力過高,受載后由于內(nèi)應(yīng)力急劇變化而產(chǎn)生溫度變化,來不及向周圍傳導(dǎo)和與環(huán)境對流交換,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,一方面通過熱膨脹引起彈性元件、應(yīng)變計敏感柵和膠粘劑層的體積變化;另一方面使電阻應(yīng)變計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,這是因為彈性元件金屬材料的正蠕變由于應(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,對其剛性造成較大影響,因此正蠕變值變大。
(6) 對蠕變效應(yīng)的研究結(jié)果證明,敏感柵長的比敏感柵短的電阻應(yīng)變計蠕變??;熱固型比冷固型應(yīng)變膠粘劑蠕變小;粘貼電阻應(yīng)變計膠層?。ㄒ?μm 為最佳) 的比膠層厚的蠕變?。徽迟N在彈性元件上的電阻應(yīng)變計進(jìn)行老化處理的比不進(jìn)行老化處理的蠕變小。

 

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