如何減少稱重傳感器接觸面滑動造成的滯后
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方向相反,因此作用在彈性體上摩擦力的方向也相反。這導致傳感器貼片處加載和卸載過程中同一載荷下剪應力的變化。
由于加載和卸載時底座對彈性體的摩擦力方向不同,造成彈性體貼片處剪應力有一定的差異。由材料力學的原理可知,貼片區中心45°或135°方向的正應變與剪應力成正比。因此,在加載和卸載的過程中,彈性體與底座的滑動使得電阻應變片測得的正應變不同,從而導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變片分別粘貼在彈性體四個盲孔的腹板中心處,其柵絲方向與軸線成45°或135°。通過測定該方向的正應變來測定施加在稱重傳感器上的載荷。
接觸面摩擦系數與滯后關系
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的方法進行有限元仿真研究,以觀察接觸面摩擦系數與傳感器滯后的關系。
一般鋼材料的摩擦系數小于0.2,因此本文僅討論在傳感器與底座的摩擦系數小于0.2的情況下,接觸摩擦與傳感器滯后關系。在摩擦系數從0.025到0.175變化的過程中,傳感器的滯后都為負值圖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**值逐漸由小變大,達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的增大而增大,當接觸摩擦系數增大到0.15之后,滯后峰值隨著摩擦系數的增大而稍有減小。另外,傳感器滯后峰值發生時所對應的載荷值隨著接觸摩擦系數的增大而減小。
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和摩擦,可以消除由于彈性體與底座滑動產生的傳感器滯后。因此,在稱重傳感器彈性體結構參數一定的前提下,應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,以減少稱重傳感器的滯后。