[图文]紧固力矩对悬臂传感器滞后指标的影响

    摘  要  传感器的滞后指标是电阻应变式传感器的重要指标之一。我们在工作中有时会遇到电子秤或传感器的滞后指标超差现象，如何解决这一问题，笔者作了一些探索。

    关键词   紧固力矩  滞后指标  影响

    滞后误差的定义

   传感器在加、卸载时，对应同一负荷进回程中所存在的输出信号的差值，称为传感器的滞后误差。GB7511－87《电阻应变称重传感器》中关于滞后误差是这样规定的：在被试传感器上，顺序施加不少于5级载荷，通常为0%，20%，40%，60%，80%和100%的额定载荷（6个测试点），并在每次施加载荷后，测量每一测试点上的传感器输出信号值，以上、下两行程为一测量循环。传感器的滞后误差按下式计算：
    式中，△θH——同一试验点上，3次下行程实际输出信号值的算术平均与3次上行程实际输出信号值的算术平均之间的最大差值（mV）。

    θn——额定输出（mV）

    H——滞后误差

   上式中H计算后是一个正数，为了在工作中便于分析，我们将滞后误差分为正滞后误差和负滞后误差，将回程示值大于进程示值的滞后现象称为正滞后误差，将回程示值小于进程示值的滞后现象称为负滞后误差。

    滞后误差产生的原因

   滞后产生的原因很多，如金属材料本身存在的弹性滞后现象、弹性体结构设计的影响、材料热处理工艺的影响、加工误差的影响等。为避免这些因素的影响，传感器的生产厂家均有一套可以使自己的产品稳定的工艺措施，因各厂家的方法各不相同且均为工艺秘密，我们不去讨论。笔者仅谈一下在装秤使用中影响较大的螺栓坚固力矩对传感器滞后误差的影响。

    力矩对滞后误差的影响

   大部分传感器的弹性体与底板之间需要用螺钉紧固后才能工作，其中一部分传感器是一端紧固，一端自由，如悬臂梁传感器。另一部分传感器要双端固定才能工作，如桥式传感器。
   因桥式传感器出厂时厂家已经安装固定好弹性体，我们不再讨论，在此仅讨论力矩对悬臂式传感器的影响。当弹性体与底板之间用螺钉紧固时，固支端是否扭转决定于紧固螺钉和底板是否有足够的刚度及预紧力是否足够大。当其中一个因素不能满足要求时，固支端就会扭转，从而导致进程特性曲线下弯，回程滞后误差增大。如图示，当螺钉预紧力不足时，传感器产生θ角的倾斜，且θ随载荷的增大而增大。由力的分析图可以看出，载荷有一个分力P.cosθ垂直作用在传感器上，且该力P.cosθ＜P，所以进程特性曲线下弯。当底板具有足够的刚性时，只有布排足够数量和大小的螺钉，并用定力值扭力板手施加足够的预紧力，才能使固支端达到近似刚性的要求，才能有较好的各项精度指标。

    试验验证

   为了验证上面的分析，笔者选用4只L－BS－2传感器进行力矩的对比试验，采用不同的预紧力紧固传感器，然后测试其性能指标，确认其变化规律。试验数据见表1。

   由表1可以看出，随着力矩的增大，传感器的滞后误差由小逐渐变大，非线性指标由大逐渐变小。所以，在电子衡器的安装和调试过程中，我们可以通过调整螺钉的力矩对传感器的性能指标进行部分修整，掌握这一规律对我们的工作非常有利。

    参考文献

    [1] 王云章.应变式传感器故障分析与修理.中国计量出版社.

    [2] 王云章.电阻应变式传感器应用技术.中国计量出版社.

    [3] 国家标准局GB7511－87，电阻应变称重传感器.

    （作者单位：陕西省榆林市绥德县质量技术监督局）