在工業(yè)生產(chǎn)與科學研究的諸多場景中,測力傳感器承擔著精確測量各類力值的關鍵任務,其性能優(yōu)劣直接關乎系統(tǒng)運行的可靠性與數(shù)據(jù)的精準性。而蠕變參數(shù),作為衡量測力傳感器性能的核心指標之一,對傳感器的測量精度和長期穩(wěn)定性起著決定性作用。
一、蠕變的定義
所謂蠕變,是指在恒定外力持續(xù)作用下,測力傳感器輸出信號隨時間推移而產(chǎn)生的變化現(xiàn)象。該變化程度通常以一定時長內(nèi)輸出值相對于滿量程(F.S.)的百分比來量化。例如,常見的輪輻式力傳感器,其蠕變指標若為 ±0.1% FS/30min,即表明在 30 分鐘的時段內(nèi),傳感器輸出值在滿量程的 ±0.1% 范圍內(nèi)波動。這種變化多表現(xiàn)為零點漂移或輸出值的整體偏移,且隨著時間累積,可能逐漸加劇,嚴重影響傳感器的測量精度與穩(wěn)定性。
二、蠕變產(chǎn)生的原因
材料特性
部分材料在特定環(huán)境下,如高溫、高濕等極端工況中,自身結(jié)構易發(fā)生變化,進而引發(fā)蠕變。以金屬材料為例,高溫環(huán)境會加劇原子的熱運動,導致彈性元件內(nèi)部晶格結(jié)構逐漸改變,最終致使彈性元件變形,引發(fā)傳感器蠕變。
制作工藝
在彈性元件的機械加工環(huán)節(jié),若表面變形不均勻,會在元件內(nèi)部殘留較大應力,且切削量越大,殘余應力越高,這無疑為蠕變現(xiàn)象埋下隱患。此外,應變片粘貼工藝若存在缺陷,致使應變片與彈性元件間粘結(jié)不牢,在受力過程中,二者易產(chǎn)生相對位移,從而引發(fā)輸出信號的異常變化,即蠕變。
三、蠕變的影響
蠕變對測力傳感器性能的負面影響顯著,尤其在對測量精度要求嚴苛的航空航天、精密制造等領域,即便極其微小的蠕變,也可能引發(fā)嚴重后果,如導致飛行器姿態(tài)控制偏差、精密零部件加工尺寸超差等。同時,蠕變會降低傳感器的穩(wěn)定性,使其輸出信號隨時間持續(xù)波動,難以提供可靠、穩(wěn)定的數(shù)據(jù),嚴重干擾設備的正常運行與精準控制。
四、減小蠕變影響的方法
優(yōu)化材料和制造工藝
選用穩(wěn)定性高、抗蠕變性能卓越的材料是提升傳感器性能的關鍵一步。例如,基于光基原理的力傳感器相較于傳統(tǒng)應變片原理的產(chǎn)品,具有更高的穩(wěn)定性和更快的響應速度。在制造過程中,嚴格把控機械加工與熱處理工藝參數(shù),可有效降低殘余應力。如對鋁合金測力傳感器實施反淬火、冷熱循環(huán)或恒溫時效處理,能顯著釋放內(nèi)部殘余應力,提升產(chǎn)品性能。
溫度補償
鑒于溫度變化是引發(fā)蠕變的重要因素之一,采用溫度補償技術可有效抑制溫度對傳感器輸出的影響。通過在傳感器內(nèi)部集成溫度敏感元件,實時監(jiān)測環(huán)境溫度,并依據(jù)預設算法對測量數(shù)據(jù)進行修正,從而大幅降低因溫度波動導致的蠕變誤差。
數(shù)字信號處理
利用先進的數(shù)字信號處理技術,對力傳感器輸出的原始信號進行實時采集、分析與修正,能夠進一步提升測量精度。通過數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)融合等算法,有效去除噪聲干擾,優(yōu)化信號質(zhì)量,確保傳感器輸出更加精準、可靠的數(shù)據(jù)。
深入了解并有效控制測力傳感器的蠕變參數(shù),對提升傳感器整體性能、保障測量結(jié)果的準確性與穩(wěn)定性,以及推動相關產(chǎn)業(yè)向高精度、高可靠性方向發(fā)展,均具有不可忽視的重要意義。
深圳市力準傳感技術有限公司是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測量傳感器的廠家。主要產(chǎn)品有微型拉壓力傳感器、拉桿式拉壓傳感器、S型拉壓力傳感器、環(huán)形傳感器、柱式傳感器、軸銷類傳感器、稱重類傳感器、多軸力傳感器、扭矩傳感器、微型位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達千余種產(chǎn)品。產(chǎn)品廣泛應用于多種新型和智能化高端領域,包括工業(yè)自動化生產(chǎn)線、3C、新能源、機器人、機械制造、醫(yī)療、紡織、汽車、冶金以及交通等領域;產(chǎn)品技術持續(xù)創(chuàng)新、新品研發(fā)能力強。