電阻應(yīng)變式稱重傳感器蠕變補償研究

Researches on Compensation of Creep of Load Cell

LIN Haoshun

(Land and Resources Information Center of Fujian Province, Fuzhou 350 0 01, China)

　　Key words: weighing load cell; creeping; dynamic compensation

　　傳感器精度高低是決定天平精度高低的主要因素。目前高精密電子天平大部分采用磁懸浮式的傳感器設(shè)計，而低成本的應(yīng)變式傳感器只能用于低精度的電子天平。影響電阻應(yīng)變式傳感器精度的主要原因之一是這種傳感器的蠕變指標(biāo)。傳感器蠕變是由彈性體產(chǎn)生的正蠕變、應(yīng)變片和應(yīng)變膠負(fù)蠕變綜合影響而形成的。一般來講，彈性體設(shè)計定型后，其蠕變值也大致確定，控制和調(diào)整蠕變的傳統(tǒng)做法是選用不同蠕變補償性能的應(yīng)變片，改變貼片位置和粘膠固化工藝等方法來實現(xiàn)。這種靠調(diào)節(jié)制造工藝等方法來調(diào)控蠕變，其工藝過程繁復(fù)，返工量大且隨機性高。筆者多年來對傳統(tǒng)應(yīng)變式傳感器內(nèi)部性能進行深入細(xì)致的研究，結(jié)合目前先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)(利用∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器)，應(yīng)用單片機技術(shù)實現(xiàn)了對傳統(tǒng)應(yīng)變式傳感器輸出信號進行高性能數(shù)字濾波、動態(tài)蠕變跟蹤，零點漂移跟蹤。使原本只能用于低精度場合的應(yīng)變式傳感器的測量精度大大提高(可優(yōu)于1／30000)。應(yīng)用該技術(shù)設(shè)計的精密電子天平較磁懸浮式電子天平有更高的性價比。?

　　保持溫度恒定，在某一恒定機械應(yīng)變長期作用下，傳感器輸出隨時間變化的特性，稱為傳感器蠕變。在不承受載荷的條件下，傳感器隨時間變化的特性稱為零漂。零漂是不承受載荷條件下的蠕變。稱重傳感器的蠕變特性曲線如圖1所示(以正蠕變?yōu)槔?，?fù)蠕變與正蠕變相類似)，其中曲線L為傳感器的加載特性曲線，曲線C為傳感器的卸載特性曲線。從中可以看出，傳感器的加載曲線由加載段L0和蠕變段L1組成。在加載段L0，傳感器的輸出急劇增加，迅速達到載荷的真實變化值W0，圖中用S1點表示，在這個時間段，由于時間極短，傳感器產(chǎn)生的蠕變較小；進入L1段后，傳感器輸出發(fā)生緩慢的增加并逐漸趨近不變，蠕變值ε隨時間動態(tài)變化；在傳感器卸載曲線C上，卸載曲線由卸載段C0和蠕變恢復(fù)段C1組成，傳感器輸出值以極高的速度迅速衰減到卸載曲線的S2點，超過S2點，傳感器輸出緩慢回零，蠕變恢復(fù)值ε也是隨時間動態(tài)變化的，并逐漸趨近零點不變。