電阻應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計，而低成本的應變式傳感器只能用于低精度的電子天平。影響電阻應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。傳感器蠕變是由彈性體產(chǎn)生的正蠕變、應變片和應變膠負蠕變綜合影響而形成的。一般來講，彈性體設計定型后，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，返工量大且隨機性高。筆者多年來對傳統(tǒng)應變式傳感器內(nèi)部性能進行深入細致的研究，結合目前先進的數(shù)據(jù)采集技術(利用∑-ΔA/D轉換器)，應用單片機技術實現(xiàn)了對傳統(tǒng)應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變式傳感器的測量精度大大提高(可優(yōu)于1／30000)。應用該技術設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?，負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??；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，蠕變恢復值ε也是隨時間動態(tài)變化的，并逐漸趨近零點不變。