新型應(yīng)變計(jì)在力傳感器中的應(yīng)用

漢海霞 唐敬陽

摘 要：目前四十四所傳感器生產(chǎn)使用某電測(cè)公司X系列的應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變計(jì)價(jià)格較貴，隨著傳感器的需求量日漸增加，形成了較高的生產(chǎn)成本。為此聯(lián)系試用某公司生產(chǎn)的胺類聚合物薄膜Y系列應(yīng)變計(jì)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，基本證實(shí)新應(yīng)變計(jì)在首批試件產(chǎn)品的生產(chǎn)中，均能夠達(dá)到傳感器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求，達(dá)到了保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低成產(chǎn)成本的目的。

關(guān)鍵詞：新型應(yīng)變計(jì)；傳感器；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）21-0043-03

1 概 述

隨著四十四所傳感器延伸產(chǎn)品，特別是計(jì)重衡器新產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，應(yīng)變式力傳感器的需求量日漸增加。

目前傳感器的生產(chǎn)過程通行使用某電測(cè)公司X系列的應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變計(jì)價(jià)格較貴，形成了較高的生產(chǎn)成本。

為此生產(chǎn)車間的工藝人員一直關(guān)注應(yīng)變計(jì)行業(yè)的新技術(shù)動(dòng)向，一年來通過在行業(yè)中的了解，與上海某電測(cè)技術(shù)有限公司接洽，聯(lián)系試用其生產(chǎn)的胺類聚合物薄膜Y系列應(yīng)變計(jì)，以達(dá)成在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，使用價(jià)格便宜的應(yīng)變計(jì)，降低生產(chǎn)成本的目的。

2 新型應(yīng)變計(jì)情況

該系列Y應(yīng)變計(jì)以特殊胺類聚合物薄膜形成基底，通過特殊熱層壓技術(shù)與金屬敏感材料粘接。

優(yōu)點(diǎn)：基底厚度均勻，剝離強(qiáng)度與彈性模量高，防潮效果好、耐化學(xué)腐蝕性好、具有較高的耐熱性，價(jià)格比現(xiàn)行使用的X系列應(yīng)變計(jì)價(jià)格便宜近一半。制造商已將其產(chǎn)品打入國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大公司的部分原有客戶，在進(jìn)行了約一年的使用后，經(jīng)了解其質(zhì)量表現(xiàn)優(yōu)異。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

負(fù)責(zé)實(shí)施此項(xiàng)目的工藝人員對(duì)傳感器應(yīng)變計(jì)測(cè)試系統(tǒng)特性及構(gòu)成器件原理的分析，針對(duì)新應(yīng)變計(jì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案：

第一步，選擇性能良好，結(jié)構(gòu)優(yōu)越，生產(chǎn)制造質(zhì)量穩(wěn)定多年的典型的傳感器彈性體作為驗(yàn)證的基準(zhǔn)模型，并按貼片區(qū)域特征細(xì)分為柱式、橋式（平面貼片）和輪輻（曲面貼片）兩種模式，分別交叉選用Y系列應(yīng)變計(jì)中不同型號(hào)的樣片進(jìn)行貼片。過程中注意對(duì)其操作性與原有應(yīng)變計(jì)進(jìn)行比較，確認(rèn)其操作可行性、簡(jiǎn)易性和可靠性。

第二步，正常貼片完成，按常規(guī)老化程序老化，盡快使其電氣特征值穩(wěn)定可測(cè)量后，安排對(duì)試驗(yàn)件的裝調(diào)過程進(jìn)行工藝跟蹤試驗(yàn)，分時(shí)漂、溫飄、絕緣、力學(xué)性能（滿輸出、靈敏度、非線性、滯后、重復(fù)性）、特征值的穩(wěn)定性等項(xiàng)目進(jìn)行，觀察記錄了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

通過共計(jì)三個(gè)月時(shí)間對(duì)傳感器特性指標(biāo)不斷測(cè)試和分析對(duì)比，基本證實(shí)新應(yīng)變計(jì)在首批試件產(chǎn)品的生產(chǎn)中，均能夠達(dá)到傳感器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求，為批量化生產(chǎn)提供了可靠的依據(jù)和保證。

3.1 小批量試件試驗(yàn)

①2014年11月選用兩組不同型號(hào)的應(yīng)變片、 在某型號(hào)方梁柱式傳感器兩套（0.1級(jí)，結(jié)構(gòu)成熟），進(jìn)行正常貼片（8片），其中試件1587#貼有應(yīng)變片型號(hào)為Y（AA）的應(yīng)變片，在試件2612#貼有應(yīng)變片型號(hào)為Y（BB）另一種應(yīng)變片。

該兩試件正常接橋后未進(jìn)行任何補(bǔ)償、未保護(hù)，室溫常態(tài)放置，從2014年5月8日起，進(jìn)行時(shí)、溫飄測(cè)試，性能測(cè)試，經(jīng)過測(cè)試100%滿足傳感器的技術(shù)指標(biāo)要求；結(jié)果見表1。

長(zhǎng)期性能測(cè)試，見表2和表3。

②2014年5月15日選用型號(hào)為Y（BB）的應(yīng)變片、 在型號(hào)傳感器兩套（0.05級(jí)，結(jié)構(gòu)成熟），進(jìn)行正常貼片（8片），按照正常裝配工序操作進(jìn)行時(shí)、溫飄測(cè)試，跟蹤觀察各種狀態(tài)下性能測(cè)試。結(jié)果見表4。

穩(wěn)定性測(cè)試見表5和表6。

③2014年5月選用型號(hào)為Y（HA）的應(yīng)變片、某型號(hào)傳感器13套（0.05級(jí)，結(jié)構(gòu)成熟），進(jìn)行正常貼片（8片），按照正常裝配工序操作進(jìn)行時(shí)、溫飄測(cè)試，跟蹤觀察各種狀態(tài)下性能測(cè)試。結(jié)果如下：

接橋后時(shí)、溫飄測(cè)試、性能測(cè)試（共13組，選擇5組，見表7。

狀態(tài)適應(yīng)性性能測(cè)試（共13組，選擇5組，）見表8。

3.2 批量對(duì)比試驗(yàn)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，選用材質(zhì)相同、外形結(jié)構(gòu)相同的同一批機(jī)加彈性體作為樣件，分別選用X系列和Y系列應(yīng)變計(jì)，采用相同的操作方法，進(jìn)行貼片、裝配生產(chǎn)的全過程的穩(wěn)定性跟蹤，對(duì)數(shù)據(jù)分析對(duì)比，共300組，分別選擇2組，見表9和表10。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

①室溫下測(cè)試，零點(diǎn)漂移達(dá)可到傳感器0.03級(jí)的技術(shù)指標(biāo)要求。

②溫度性能測(cè)試，熱零點(diǎn)偏移試驗(yàn)偏移值小、回零值小，達(dá)到傳感器測(cè)試技術(shù)指標(biāo)要求。

③穩(wěn)定性和狀態(tài)適應(yīng)性測(cè)試，滿量程偏差小、各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到傳感器設(shè)計(jì)要求（按彈性體設(shè)計(jì)指標(biāo)不同）。

④傳感器的絕緣電阻達(dá)到8 000 MΩ以上，滿足0.03級(jí)（> 5 000 MΩ）絕緣電阻的指標(biāo)要求。

⑤貼片操作性：通過與生產(chǎn)人員溝通，確認(rèn)其操作性良好，與原有器件區(qū)別不大，可大批應(yīng)用而不會(huì)造成其它不良影響。

通過以上對(duì)比試驗(yàn)，經(jīng)過跟蹤觀察、檢測(cè)和分析，證明該新型應(yīng)變計(jì)在首批中試試件產(chǎn)品的生產(chǎn)中使用，產(chǎn)品質(zhì)量合格率達(dá)到100%，為批量化生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保證。

4 結(jié) 語

通過試驗(yàn)驗(yàn)證，選用的新型應(yīng)變片能達(dá)到傳感器設(shè)計(jì)的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求，傳感器中試產(chǎn)品應(yīng)用中已達(dá)到了預(yù)期的效果，能適用于目前生產(chǎn)的各類傳感器產(chǎn)品。

4.1 降低成本

對(duì)新舊型應(yīng)變片進(jìn)行材料成本對(duì)比，結(jié)果，見表11。

據(jù)結(jié)果分析可知，使用相同數(shù)量的Y系列應(yīng)變片材料成本節(jié)約近40%～50%，從而很大的降低了傳感器的生產(chǎn)材料成本。

4.2 性能指標(biāo)達(dá)到要求

選用該種新型應(yīng)變片（Y系列）可替代原使用的應(yīng)變片（X系列），貼片過程操作性正常，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，能確保穩(wěn)定可靠產(chǎn)品的質(zhì)量，可進(jìn)行下一步生產(chǎn)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 尹福炎，王成林.應(yīng)變膠粘劑對(duì)應(yīng)變計(jì)和傳感器性能的影響[J].衡器， 2004，（2）.

[2] 王嘉力，姜力，劉宏.一種用于微型六維力傳感器的集成式應(yīng)變計(jì)設(shè)計(jì) [J].機(jī)器人，2007，（4）.

[3] 寇雪梅，林海霞，呂曉華.熱處理工藝對(duì)電阻應(yīng)變計(jì)傳感器彈性體不銹 鋼滯后性的影響[J].鑄造技術(shù)，2014，（3）.

[4] 劉宇，孫福強(qiáng)，鄧麗華，等.應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展探析 [J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，（12）.