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本文所用的焊接密封型稱重傳感器的量程為500kg, 外形如圖1所示。

考慮到稱重傳感器的輸出同樣會受到溫度變化的影響。為了將溫度造成的壓差效應(yīng)對傳感器輸出的影響與傳感器自身受溫度變化的影響區(qū)分開, 本文采用了如下的實驗方法:

(1) 將焊接密封好的傳感器樣品置于溫箱中, 設(shè)置溫箱的溫度循環(huán)順序如下:25℃, -10℃, 25℃, 60℃, 25℃。記錄傳感器樣品的零點輸出情況。其中, 中間三個溫度點的保溫時間為10個小時;

(2) 在傳感器樣品的應(yīng)力不敏感區(qū)開一個通氣孔, 一般是電纜出線所在區(qū)域, 使得傳感器內(nèi)部密封腔體始終與外部大氣相通。然后重復上述溫度循環(huán)實驗, 并對兩次的試驗數(shù)據(jù)進行對比。

3 試驗結(jié)果

傳感器樣品在焊接密封狀態(tài)下的零點輸出隨溫度變化的曲線圖, 如圖2所示。傳感器樣品在通氣狀態(tài)下的零點輸出隨溫度變化的曲線圖, 如圖3所示。通過對比試驗可以看出, 傳感器樣品在密封狀態(tài)下, 其零點輸出在溫度恒定狀態(tài)下存在緩慢的漂移現(xiàn)象。當傳感器樣品在通氣狀態(tài)下, 其零點輸出在恒溫下保持穩(wěn)定, 沒有出現(xiàn)明顯的漂移現(xiàn)象。因此, 我們可以假設(shè), 傳感器樣品的零點輸出不穩(wěn)定是由于傳感器密封腔體內(nèi)的壓力發(fā)生改變引起的:當外界溫度變化時, 傳感器密封腔體中的氣體壓力隨溫度變化而發(fā)生變化, 此時傳感器內(nèi)外壓力不平衡會產(chǎn)生壓力作用于彈性體上, 最終導致傳感器輸出的異常變化。

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隨著科學技術(shù)的進步, 工業(yè)生產(chǎn)自動化、智能化水平的提高, 動態(tài)稱重及應(yīng)變式稱重傳感器被廣泛應(yīng)用。動態(tài)稱重時, 被測物體的質(zhì)量少數(shù)是變化的, 例如電子皮帶秤所稱量的物料, 多數(shù)是恒定的。因此對動態(tài)稱重系統(tǒng)瞬態(tài)特性的要求可以放寬些, 只要在允許的稱重時間內(nèi)能夠達到穩(wěn)態(tài), 準確的測量出重量即可。對于稱重傳感器而言, 最重要的機械部分是彈性元件, 因此, 彈性元件的結(jié)構(gòu)合理, 材料穩(wěn)定以及限度的滯后, 對稱重傳感器的準確度起著至關(guān)重要的作用。

2 彈性元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

為了保證線性的載荷關(guān)系, 彈性元件應(yīng)該是一個整體結(jié)構(gòu), 因為各連接件之間的位移都可以引起非線性和離散性。連接、摩擦接觸、緊固或任何非整體狀態(tài)都成為潛在的問題, 所以設(shè)計是沒有運動部件的整體結(jié)構(gòu)。彈性元件應(yīng)有足夠的熱轉(zhuǎn)換以防止電阻應(yīng)變計自熱, 如果其溫度比彈性元件高, 那怕只差0.1℃, 就可能難以達到穩(wěn)定的性能。在電阻應(yīng)變計和補償電阻面積上的任何溫度梯度, 都能引起零點溫度漂移或標定結(jié)果的變化。

在設(shè)計彈性元件時, 首先要考慮彈性元件的固有頻率

2.1 固有頻率

所謂固有頻率, 就是能達到彈性元件本身最高的頻率。為使振動對靈敏度的影響減至最小, 固有頻率應(yīng)盡量高, 即要求彈性元件結(jié)構(gòu)具有較大的剛度和較小的質(zhì)量。

圓柱式彈性元件是典型的沒有多余部件的整體結(jié)構(gòu), 其固有振動頻率f0為