如何減少稱重傳感器接觸面滑動(dòng)造成的滯后
稱重傳感器在加載和卸載的過程中,彈性體相對于底座的滑動(dòng)方向相反,因此作用在彈性體上摩擦力的方向也相反。這導(dǎo)致傳感器貼片處加載和卸載過程中同一載荷下剪應(yīng)力的變化。
由于加載和卸載時(shí)底座對彈性體的摩擦力方向不同,造成彈性體貼片處剪應(yīng)力有一定的差異。由材料力學(xué)的原理可知,貼片區(qū)中心45°或135°方向的正應(yīng)變與剪應(yīng)力成正比。因此,在加載和卸載的過程中,彈性體與底座的滑動(dòng)使得電阻應(yīng)變片測得的正應(yīng)變不同,從而導(dǎo)致了傳感器輸出信號的滯后。
雙剪切梁式稱重傳感器的四片電阻應(yīng)變片分別粘貼在彈性體四個(gè)盲孔的腹板中心處,其柵絲方向與軸線成45°或135°。通過測定該方向的正應(yīng)變來測定施加在稱重傳感器上的載荷。
接觸面摩擦系數(shù)與滯后關(guān)系
本文通過改變稱重傳感器彈性體與底座之間接觸面摩擦系數(shù)的方法進(jìn)行有限元仿真研究,以觀察接觸面摩擦系數(shù)與傳感器滯后的關(guān)系。
一般鋼材料的摩擦系數(shù)小于0.2,因此本文僅討論在傳感器與底座的摩擦系數(shù)小于0.2的情況下,接觸摩擦與傳感器滯后關(guān)系。在摩擦系數(shù)從0.025到0.175變化的過程中,傳感器的滯后都為負(fù)值圖4中的各條滯后曲線的形狀基本相似,隨著載荷的增大,傳感器滯后***逐漸由小變大,達(dá)到峰值后再逐漸由大變小。 濕度傳感器探頭 , , 不銹鋼電熱管 PT100 傳感器 , , 鑄鋁加熱器 , 加熱圈 流體電磁閥
傳感器滯后峰值大小首先隨著接觸摩擦系數(shù)的增大而增大,當(dāng)接觸摩擦系數(shù)增大到0.15之后,滯后峰值隨著摩擦系數(shù)的增大而稍有減小。另外,傳感器滯后峰值發(fā)生時(shí)所對應(yīng)的載荷值隨著接觸摩擦系數(shù)的增大而減小。
在可能的條件下,如果將彈性體與底座采用極小間隙的配合或過盈配合,用底座約束彈性體受載引起的變形,防止二者之間的滑動(dòng)和摩擦,可以消除由于彈性體與底座滑動(dòng)產(chǎn)生的傳感器滯后。因此,在稱重傳感器彈性體結(jié)構(gòu)參數(shù)一定的前提下,應(yīng)該通過選定彈性體及底座的材料和制造工藝,盡量減小彈性體與底座之間的摩擦系數(shù),以減少稱重傳感器的滯后。