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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:網絡轉載

      稱重傳感器的蠕變誤差是若干個依賴于時間的效應的綜合,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構、熱處理工藝過程、穩(wěn)定處理工藝、最大工作應力。
      (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(fā)生滑動),即黏彈性后效。
      (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。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,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)在外加應力作用下重新分布,趨于有序排列狀態(tài)產生釘軋位錯,因此應力—應變之間有一個馳豫過程,而產生滯彈性蠕變。微量塑性變形蠕變是由于熱處理工藝不當或內部組織和成分不均勻,某些微區(qū)可能出現軟組織,在承受外加載荷時,盡管應力值低于屈服極限,這些軟組織卻首先屈服,出現微量塑性變形,使位錯開動、增值而產生蠕變。
      (2) 電阻應變計基底和應變膠粘劑層過厚且固化不完全,承受應變后基底與膠層之間發(fā)生滑動,產生蠕滑效應使輸出隨時間而減少,機械應變越大、膠粘層越厚,蠕變越大。
      (3) 電阻應變計基底和敏感柵尺寸選擇不合理,導致電阻應變計端頭剪應力過大,使膠粘劑層剪切模量降低,剛度減小,蠕變增大。
      (4) 彈性元件應變區(qū)的工作應力過高,受載后由于內應力急劇變化而產生溫度變化,來不及向周圍傳導和與環(huán)境對流交換,使應變區(qū)產生絕熱溫度變化。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、應變計敏感柵和膠粘劑層的體積變化;另一方面使電阻應變計敏感柵材料的電阻率發(fā)生變化,而產生蠕變誤差。
      (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變梁薄而增大的緣故。目前較為盛行的看法是由于機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) 對蠕變效應的研究結果證明,敏感柵長的比敏感柵短的電阻應變計蠕變??;熱固型比冷固型應變膠粘劑蠕變??;粘貼電阻應變計膠層?。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變計進行老化處理的比不進行老化處理的蠕變小。

       

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