微型稱(chēng)重傳感器面積效應(yīng)影響受壓時(shí)彈性元件的剛度連續(xù)增大,而受拉時(shí)則剛度連續(xù)減小,這一論點(diǎn)是基于彈性模量保持恒定并與同時(shí)發(fā)生的密度變化無(wú)關(guān)的假設(shè)。然而,實(shí)際上是受壓時(shí)彈性模量稍稍增大,受拉時(shí)彈性模量稍微減小,結(jié)果使得面積效應(yīng)影響更加嚴(yán)重。雖然彈性模量的這種變化很小,以致在一般材料性能試驗(yàn)中難以檢測(cè)出來(lái),但從現(xiàn)代稱(chēng)重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)來(lái)說(shuō),其影響仍然是顯著的。即使不考慮彈性模量隨應(yīng)力的變化,我們至少可以估算出由于面積變化引起的非線性誤差。當(dāng)圓柱式彈性元件的軸向應(yīng)變每變化 100με 時(shí),面積變化所引起的非線性約為 0.003%。
微型稱(chēng)重傳感器
由于彈性元件機(jī)械加工、熱處理和粘貼電阻應(yīng)變計(jì)等因素影響,稱(chēng)重傳感器的固有非線性誤差分散較大,不能通過(guò) 3 只 ~5 只稱(chēng)重傳感器進(jìn)行線性補(bǔ)償試驗(yàn),求得線性補(bǔ)償電阻 RL的平均值用于批量生產(chǎn)的線性補(bǔ)償中,必須逐個(gè)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行線性補(bǔ)償。一般線性補(bǔ)償方法為通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出線性補(bǔ)償電阻值,將其增大 10%~15%就是線性補(bǔ)償半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的過(guò)補(bǔ)償電阻值。進(jìn)行線性補(bǔ)償時(shí),只需在線性過(guò)補(bǔ)償電阻上并聯(lián)一個(gè)金屬膜線性補(bǔ)償精調(diào)電阻,即可精確調(diào)整稱(chēng)重傳感器的線性補(bǔ)償特性,達(dá)到線性補(bǔ)償?shù)哪康摹?/span>
法制計(jì)量組織 (OIML) 第 60 號(hào)建議 2000 年版之前,主要有兩種方法,其一是端點(diǎn)連線法,即以零點(diǎn)和滿(mǎn)載間所連接的直線作為標(biāo)準(zhǔn)擬合線,此方法直觀、簡(jiǎn)便,但定義出的非線性誤差較大。其二是小二乘法求出的直線作為標(biāo)準(zhǔn)擬合線,定義出的非線性誤差較小,故比較合理。一個(gè)量程為 24.5t 的 C2P1型稱(chēng)重傳感器,方法定義的非線性誤差為 0.05%,而用第二種方法定義的非線性誤差只有 0.033%,減少了三分之一。線性補(bǔ)償結(jié)果告訴我們,只有標(biāo)準(zhǔn)模擬合直線選取的科學(xué)合理,才能充分體現(xiàn)線性補(bǔ)償特性。
傳感器靈敏度溫度誤差經(jīng)典的補(bǔ)償方法是,在惠斯通電橋電路的輸入端串聯(lián)一個(gè)對(duì)溫度敏感的補(bǔ)償電阻 RMt,當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí) RMt增大,盡管供橋電壓 Ui保持不變,但由于電阻分壓作用,使電橋的實(shí)際供橋電壓 UAC減小,從而導(dǎo)致靈敏度減小,這就對(duì)因溫度升高彈性模量降低靈敏度增大起到補(bǔ)償作用。因?yàn)樵陟`敏度溫度誤差中,βE起主作用,所以國(guó)外常把這項(xiàng)補(bǔ)償稱(chēng)為模數(shù)補(bǔ)償。
電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵和基底材料以及制造工藝都一樣,圓環(huán)式結(jié)構(gòu)比圓柱式和剪切梁式結(jié)構(gòu)的靈敏度溫度誤差要小一些,大約小 6%左右。這說(shuō)明稱(chēng)重傳感器靈敏度溫度誤差的影響因素,主要是彈性元件材料的彈性模量E,其次是電阻應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)和制造工藝,在相當(dāng)小的程度上與稱(chēng)重傳感器彈性元件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。對(duì)同一種彈性元件結(jié)構(gòu)而言,只要金屬材料、電阻應(yīng)變計(jì)和制造工藝不變,靈敏度溫度誤差的分散度比較小,一般小于 10%,這主要是制造和補(bǔ)償工藝引起的。