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稱(chēng)重傳感器電路補(bǔ)償機(jī)原理及補(bǔ)償電阻計(jì)算

  一、概述
  應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“稱(chēng)重傳感器”) 的電路補(bǔ)償與調(diào)整,是生產(chǎn)過(guò)程中的核心技術(shù)與關(guān)鍵工藝,它對(duì)企業(yè)生產(chǎn)出一貫符合稱(chēng)重傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)外處于市場(chǎng)引導(dǎo)者地位的企業(yè),都對(duì)電路補(bǔ)償與調(diào)整技術(shù)和工藝研究有較大投入,研究出多項(xiàng)電路補(bǔ)償與調(diào)整新技術(shù)、新工藝,并成功應(yīng)用到生產(chǎn)工藝流程中,改善了稱(chēng)重傳感器的溫度性能,提高了準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。其中以美國(guó) BLH 公司研究的靈敏度溫度補(bǔ)償技術(shù)與工藝;美國(guó) VISHAY 公司研究的利用半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償技術(shù)與工藝(美國(guó)專(zhuān)利 No3.034346 號(hào));德國(guó) PHILIPS 公司研究的利用鎳箔應(yīng)變計(jì)進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償同時(shí)兼顧靈敏度溫度補(bǔ)償技術(shù)與工藝最具代表性,這些新技術(shù)與新工藝在稱(chēng)重傳感器制造工藝發(fā)展史上引起過(guò)較大變革,推動(dòng)了稱(chēng)重傳感器制造工藝技術(shù)的發(fā)展,時(shí)至今日依然被世界各國(guó)稱(chēng)重傳感器制造企業(yè)所應(yīng)用。
  深入了解稱(chēng)重傳感器電路補(bǔ)償與調(diào)整中的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償、零點(diǎn)輸出調(diào)整、線(xiàn)性補(bǔ)償、靈敏度溫度補(bǔ)償機(jī)理,熟悉溫度補(bǔ)償電阻的計(jì)算公式和影響因素,并結(jié)合本企業(yè)生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)制定科學(xué)合理的各項(xiàng)補(bǔ)償精度的內(nèi)控指標(biāo),將其應(yīng)用到各項(xiàng)溫度補(bǔ)償工藝中,對(duì)保證制程穩(wěn)定,生產(chǎn)出溫度性能符合稱(chēng)重傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品具有一定的指導(dǎo)作用。
  二、零點(diǎn)溫度補(bǔ)償
  稱(chēng)重傳感器在無(wú)外載荷作用時(shí)的輸出稱(chēng)為零點(diǎn)輸出。零點(diǎn)輸出受環(huán)境溫度影響,隨溫度變化而變化稱(chēng)為零點(diǎn)溫度漂移。影響零點(diǎn)溫度漂移的因素很多,歸納起來(lái)主要有:彈性元件、電阻應(yīng)變計(jì)、應(yīng)變膠粘劑的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同;彈性元件的縱向和橫向膨脹率不同;電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)不為零;各電阻應(yīng)變計(jì)的引出線(xiàn)及連接導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度不同,在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵伸長(zhǎng)或縮短引起電阻變化,直接影響稱(chēng)重傳感器的輸出,產(chǎn)生較大的零點(diǎn)溫度漂移。就是采用溫度自補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì),由于其特性的分散以及粘貼、加壓、固化等工藝影響,仍不能全部抵消引起零點(diǎn)溫度漂移的各因素。減小零點(diǎn)溫度漂移最有效的方法,就是對(duì)稱(chēng)重傳感器逐個(gè)進(jìn)行零點(diǎn)溫度補(bǔ)償。
  引起零點(diǎn)溫度漂移的各種因素的綜合影響,都可以看成是電橋四個(gè)橋臂電阻應(yīng)變計(jì)的電阻溫度系數(shù)不一致而造成的,由此即可總結(jié)出零點(diǎn)溫度補(bǔ)償原理和補(bǔ)償方法。首先要找出電橋中電阻溫度系數(shù)小的橋臂,并在其上串入一個(gè)電阻溫度系數(shù)大的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻 Rt,以提高這個(gè)橋臂總的電阻溫度系數(shù)。其次要通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)得出零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻 Rt的合適值,串入橋臂后使四個(gè)橋臂的電阻溫度系數(shù)一致或接近,就可起到抵消零點(diǎn)溫度漂移,達(dá)到了零點(diǎn)溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹A泓c(diǎn)溫度補(bǔ)償電路如圖 1 所示。
零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  在實(shí)際應(yīng)用中,利用上述計(jì)算公式得到的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻值,對(duì)于準(zhǔn)確度等級(jí)不高的稱(chēng)重傳感器基本能滿(mǎn)足補(bǔ)償要求。對(duì)于高準(zhǔn)確度稱(chēng)重傳感器并不一定十分合適,需要經(jīng)過(guò)反復(fù)升降溫測(cè)試調(diào)整,才能獲得理想的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償結(jié)果。
  零點(diǎn)溫度補(bǔ)償所用的電阻絲或金屬箔電阻片,實(shí)際上是一種熱敏電阻元件,要求溫度系數(shù)大、熱響應(yīng)快;在稱(chēng)重傳感器使用溫度范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性和電阻溫度特性;優(yōu)良的焊接性能。國(guó)內(nèi)外多選用電阻溫度系數(shù)較大的銅、鎳和鈷-鎳合金作為零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻。銅的電阻溫度系數(shù)α=0.0041/℃,鎳 α=0.0068/℃,雖然鎳的電阻溫度系數(shù)較大,但其分散度也較大,而且焊接性能比銅差,所以銅電阻在零點(diǎn)溫度補(bǔ)償工藝中的應(yīng) 用 最 為 廣 泛 。 我 國(guó) 應(yīng) 用 較 多 的 是 直 徑 為φ0.10mm~φ0.12mm 的漆包銅絲和銅鎳合金零點(diǎn)溫度補(bǔ)償片。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
  三、零點(diǎn)輸出調(diào)整
  稱(chēng)重傳感器多采用全橋式等臂電橋,其輸出電壓公式為
  一定的分散度,使粘貼在同一個(gè)彈性元件上的電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值完全相同是不可能的,而且在粘貼、加壓和固化工藝過(guò)程中電阻值還會(huì)發(fā)生變化。這就造成了組成電橋四個(gè)橋臂的電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值不同,甚至相差較大,導(dǎo)致稱(chēng)重傳感器在無(wú)外載荷作用時(shí)產(chǎn)生較大的零點(diǎn)輸出。
這不僅給生產(chǎn)工藝流程中各項(xiàng)工序作業(yè)帶來(lái)較大困難,而且在使用過(guò)程中也不便于稱(chēng)重顯示控制儀表調(diào)零,還會(huì)增大測(cè)量誤差。為使零點(diǎn)輸出接近于零,或控制在一個(gè)允許的誤差范圍內(nèi),必須對(duì)稱(chēng)重傳感器逐個(gè)進(jìn)行零點(diǎn)輸出調(diào)整。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
  稱(chēng)重傳感器零點(diǎn)輸出調(diào)整的方法是在無(wú)外載荷作用時(shí),測(cè)量出零點(diǎn)輸出值,根據(jù)零點(diǎn)輸出值的極性和大小,來(lái)判斷零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻 Rz應(yīng)串入哪個(gè)橋臂,串入多少電阻才能使電橋處于平衡狀態(tài)。零點(diǎn)輸出調(diào)整電路如圖 2 所示。
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設(shè)電橋各臂電阻 R1=R2=R3=R4=R。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
 
   由于零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻 Rz是串聯(lián)在電橋的橋臂上,因此對(duì)其精度和穩(wěn)定性要求比較嚴(yán)格,主要是電阻率 ρ 要高,電阻溫度系數(shù) α 要小,應(yīng)變靈敏系數(shù) K 要低。一般多采用直徑為 φ0.10mm~φ0.12mm 的漆包錳銅絲 (α=0.000015/℃) 或漆包康銅絲 (α=0.000020/℃)。
   GB/T 7551-2008 《稱(chēng)重傳感器》 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)零點(diǎn)輸出的要求是 C 級(jí)±1% (額定輸出),D 級(jí)±2% (額定輸出)。
   四、線(xiàn)性補(bǔ)償pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
   引起稱(chēng)重傳感器輸出與其所測(cè)量的載荷之間不完全成線(xiàn)性關(guān)系的因素有:pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
   (1) 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(xiàn)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(xiàn)性約為 0.003%。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
   (2) 泊松比效應(yīng)影響這是由于彈性元件受載后,軸向電阻應(yīng)變計(jì)電阻值的減小遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫向電阻應(yīng)變計(jì)電阻值的增加,致使電橋內(nèi)某一橋臂電阻的變化與相鄰橋臂電阻的反向變化不匹配,使得整個(gè)稱(chēng)重傳感器的內(nèi)阻輕微減小,故流過(guò)橋臂的電流略增,從而破壞了電橋的“恒流”狀態(tài),引起電橋非線(xiàn)性誤差。圓柱式彈性元件的軸向應(yīng)變每變化 100με時(shí),電橋的非線(xiàn)性約為 0.007%,此非線(xiàn)性誤差的符號(hào)總是與面積效應(yīng)引起的非線(xiàn)性誤差相反,因此泊松比效應(yīng)引起電橋的非線(xiàn)性不僅抵消了而且過(guò)度補(bǔ)償了面積效應(yīng)引起的非線(xiàn)性。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
   (3) 電阻應(yīng)變計(jì)的非線(xiàn)性即電阻應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù) K 隨著應(yīng)變量的增加而輕微變化,通常為應(yīng)變量增加 K 值降低。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
   (4) 彈性元件材料的非線(xiàn)性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系主要是彈性元件材料的誤差,當(dāng)應(yīng)變程度較高時(shí),其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系并非完全線(xiàn)性,且滯后、蠕變及彈性模量不是理想的常數(shù),載荷增加時(shí)非線(xiàn)性也隨之加。      (5) 靈敏度溫度補(bǔ)償電阻 RMt和靈敏度一致性調(diào)整電阻 RS的影響RMt和 RS的接入輕微的改變了稱(chēng)重傳感器輸出與外載荷的線(xiàn)性關(guān)系。
   稱(chēng)重傳感器非線(xiàn)性誤差原因是上述幾項(xiàng)影響因素的綜合。受載后應(yīng)變區(qū)面積變化的彈性元件固有線(xiàn)性很差,如圓柱式、圓筒式彈性元件。與此相反,彎曲式和剪切式彈性元件,在承受等量拉伸和壓縮應(yīng)力時(shí)其容積一般是相等的,即應(yīng)變區(qū)面積不發(fā)生變化,因此固有線(xiàn)性好。對(duì)于固有線(xiàn)性差的稱(chēng)重傳感器必須進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償,有兩類(lèi)線(xiàn)性補(bǔ)償方法:第一類(lèi)是在稱(chēng)重傳感器上采取補(bǔ)償措施;第二類(lèi)是在稱(chēng)重儀表上采取補(bǔ)償措施。圓柱、圓筒式稱(chēng)重傳感器和其它性能指標(biāo)都好,唯獨(dú)線(xiàn)性指標(biāo)不好的稱(chēng)重傳感器,單獨(dú)使用時(shí)可通過(guò)稱(chēng)重儀表進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償,批量生產(chǎn)時(shí)必須逐個(gè)在稱(chēng)重傳感器內(nèi)部進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償。
   圓柱、圓筒式稱(chēng)重傳感器在承受壓向載荷時(shí),其輸出都成遞減的拋物線(xiàn),可通過(guò)改變電橋電路的實(shí)際供橋電壓,來(lái)調(diào)整輸出值進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償,以達(dá)到提高線(xiàn)性度的目的。為此在圓柱式彈性元件應(yīng)變區(qū)內(nèi)位于電阻應(yīng)變計(jì)的上方,沿軸線(xiàn)方向?qū)ΨQ(chēng)的粘貼兩片線(xiàn)性補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì) RL,并將它串聯(lián)在電橋的供橋電路中。當(dāng)圓柱式彈性元件承受壓向載荷時(shí),非線(xiàn)性補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì)因承受壓向應(yīng)變而使電阻值減小,電橋的供橋電壓Ui恒定不變,根據(jù)電阻分壓原理,線(xiàn)性補(bǔ)償電阻 RL減小,使得電橋的實(shí)際供橋電壓 UAC增大。隨著外載荷逐漸增大,非線(xiàn)性補(bǔ)償電阻 RL不斷減小,實(shí)際供橋電壓 UAC不斷增加,使電橋輸出呈遞增的拋物線(xiàn)。由前面的分析可知,圓柱式稱(chēng)重傳感器的非線(xiàn)性誤差是遞減的拋物線(xiàn),非線(xiàn)性補(bǔ)償后,電橋輸出的遞減和遞增互補(bǔ),而使實(shí)際輸出近似為直線(xiàn),達(dá)到線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)哪康摹>€(xiàn)性補(bǔ)償電路如圖 3 所示。
線(xiàn)性補(bǔ)償電路.
荷蘭 TNO 機(jī)械科學(xué)研究院對(duì)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償時(shí),發(fā)現(xiàn)線(xiàn)性補(bǔ)償電阻 RL與其靈敏系數(shù)KL存在系列關(guān)系pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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式中 R 為橋臂電阻值。從式 (7) 可以看出,為了得到盡量小的線(xiàn)性補(bǔ)償電阻 RL,就必須選擇盡量大的靈敏系數(shù) KL。大靈敏系數(shù)并能用于稱(chēng)重傳感器線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)闹挥邪雽?dǎo)體和鎳箔電阻應(yīng)變計(jì)。P 型半導(dǎo)體電阻應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)為 67~177,鎳箔電阻應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)為負(fù)數(shù),其值為 -12~-20,一般多選擇半導(dǎo)體電阻應(yīng)變計(jì)。
   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(xiàn)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(xiàn)性補(bǔ)償試驗(yàn),求得線(xiàn)性補(bǔ)償電阻 RL的平均值用于批量生產(chǎn)的線(xiàn)性補(bǔ)償中,必須逐個(gè)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償。一般線(xiàn)性補(bǔ)償方法為通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出線(xiàn)性補(bǔ)償電阻值,將其增大 10%~15%就是線(xiàn)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(xiàn)性補(bǔ)償時(shí),只需在線(xiàn)性過(guò)補(bǔ)償電阻上并聯(lián)一個(gè)金屬膜線(xiàn)性補(bǔ)償精調(diào)電阻,即可精確調(diào)整稱(chēng)重傳感器的線(xiàn)性補(bǔ)償特性,達(dá)到線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)哪康摹Qa(bǔ)償特性與許多因素有關(guān),半導(dǎo)體電阻應(yīng)變計(jì)線(xiàn)性補(bǔ)償電阻 RL計(jì)算公式如下:
K1-調(diào)整余量系數(shù),考慮到批量生產(chǎn)時(shí),實(shí)測(cè)線(xiàn)性及各項(xiàng)因素的偏差,可以取 K1≥1.5。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
   在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)特別注意稱(chēng)重傳感器非線(xiàn)性誤差的定義方法,也就是選擇哪一條擬合直線(xiàn)作標(biāo)準(zhǔn)直線(xiàn),它直接影響線(xiàn)性補(bǔ)償精度。
國(guó)際法制計(jì)量組織 (OIML) 第 60 號(hào)國(guó)際建議 2000 年版之前,主要有兩種方法,其一是端點(diǎn)連線(xiàn)法,即以零點(diǎn)和滿(mǎn)載間所連接的直線(xiàn)作為標(biāo)準(zhǔn)擬合線(xiàn),此方法直觀、簡(jiǎn)便,但定義出的非線(xiàn)性誤差較大。其二是用最小二乘法求出的直線(xiàn)作為標(biāo)準(zhǔn)擬合線(xiàn),定義出的非線(xiàn)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,用第一種方法定義的非線(xiàn)性誤差為 0.05%,而用第二種方法定義的非線(xiàn)性誤差只有 0.033%,減少了三分之一。線(xiàn)性補(bǔ)償結(jié)果告訴我們,只有標(biāo)準(zhǔn)模擬合直線(xiàn)選取的科學(xué)合理,才能充分體現(xiàn)線(xiàn)性補(bǔ)償特性。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
等效執(zhí)行 OIML 第 60 號(hào)國(guó)際建議 2000 版的GB/T 7551-2008 《稱(chēng)重傳感器》 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)擬合直線(xiàn)作了明確規(guī)定“誤差包絡(luò)線(xiàn)以一條直線(xiàn)為基準(zhǔn),此直線(xiàn)是以 20℃時(shí)載荷試驗(yàn)中的兩個(gè)輸出確定的,一個(gè)是最小載荷輸出,另一個(gè)是遞增加載時(shí)取得的量程的 75%載荷時(shí)稱(chēng)重傳感器的輸出”。此方法接近最小二乘法的標(biāo)準(zhǔn)擬合直線(xiàn),可以得到較高的線(xiàn)性補(bǔ)償精度。
   目前,稱(chēng)重傳感器線(xiàn)性補(bǔ)償方法主要有三種:
   (1) 在惠斯通電橋電路的輸入端,接入粘貼在彈性元件上的半導(dǎo)體過(guò)補(bǔ)償應(yīng)變計(jì) RL,并在其上并聯(lián)一個(gè)線(xiàn)性補(bǔ)償精調(diào)金屬膜電阻,對(duì) RL進(jìn)行精密調(diào)整。
   (2) 在惠斯通電橋電路的輸入端,接入粘貼在彈性元件上的鎳箔線(xiàn)性補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì),兼做靈敏度溫度補(bǔ)償電阻。
   (3) 利用非線(xiàn)性的盤(pán)狀膜片進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償,同時(shí)可兼作橫向力補(bǔ)償,見(jiàn)法國(guó)專(zhuān)利 No.1204850。
   五、靈敏度溫度補(bǔ)償
   早在 20 世紀(jì) 40 年代中期,美國(guó)和前蘇聯(lián)學(xué)者就注意到了溫度對(duì)測(cè)力指示儀器示值的影響,正確的分析了引起機(jī)械測(cè)力環(huán)溫度誤差的原因,并準(zhǔn)確測(cè)量出其修正系數(shù)為 0.027%/℃,時(shí)至今日還在續(xù)為各國(guó)所使用。同樣以金屬材料為彈性元件組成的稱(chēng)重傳感器,其溫度誤差與之非常相似,只是影響因素更復(fù)雜一些,因?yàn)槌龔椥栽膺€有電阻應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償電阻、測(cè)量電路。
    荷蘭 TNO 機(jī)械院推導(dǎo)出的稱(chēng)重傳感器靈敏度溫度誤差表達(dá)式為:
  不論是利用正應(yīng)力還是利用切應(yīng)力的稱(chēng)重傳感器,其靈敏度溫度誤差是一個(gè)系統(tǒng)誤差,起主要影響的因素是彈性模量 E 的溫度系數(shù) βE。
因βE 為負(fù)值,所以環(huán)境溫度升高,彈性元件材料的彈性模量 E 降低,稱(chēng)重傳感器的靈敏度增大,而產(chǎn)生靈敏度溫度誤差。γ 的影響主要取決于電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵的電阻合金材料,在一定程度上取決于應(yīng)變粘接劑、固化工藝規(guī)范及敏感柵的幾何形狀。如果彈性元件材料,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。
  稱(chēng)重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起主領(lǐng)導(dǎo)作用,所以國(guó)外常把這項(xiàng)補(bǔ)償稱(chēng)為模數(shù)補(bǔ)償。靈敏度溫度補(bǔ)償電路如圖 4 所示。

靈敏度溫度補(bǔ)償電路如圖pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

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進(jìn)行靈敏度溫度補(bǔ)償時(shí),首先分別測(cè)量出溫度 t1和 t2時(shí)稱(chēng)重傳感器的靈敏度 S1和 S2,然后應(yīng)用下列公式計(jì)算補(bǔ)償電阻 RMt

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為了獲得較好的靈敏度溫度補(bǔ)償效果,一般都盡量減小補(bǔ)償電阻的阻值,選擇電阻溫度系數(shù)大的鎳、銅等材料作靈敏度溫度補(bǔ)償電阻 RMt。由于 αR很小,例如康銅箔電阻應(yīng)變計(jì)的電阻溫度系數(shù) αR=0.00002/℃,即 αR遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 αM,可忽略不計(jì),式 (10) 可簡(jiǎn)化為:

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  實(shí)踐證明,對(duì)于普通準(zhǔn)確度級(jí)別的稱(chēng)重傳感器,只要彈性元件結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、電阻應(yīng)變計(jì)、制造工藝完全一樣,可以采用由抽樣方法經(jīng)過(guò)試驗(yàn)取得靈敏度溫度補(bǔ)償電阻最佳值進(jìn)行補(bǔ)償,而不必逐一反復(fù)測(cè)試調(diào)整。對(duì)于高準(zhǔn)確度稱(chēng)重傳感器和在工作溫度變化大 (例如-15℃~50℃)的環(huán)境下工作的稱(chēng)重傳感器,為了得到較高的補(bǔ)償精度,使其在工作溫度范圍內(nèi)具有較小的靈敏度溫度誤差,必須逐個(gè)進(jìn)行測(cè)試調(diào)整。此時(shí)焊入稱(chēng)重傳感供橋電路的靈敏度溫度補(bǔ)償電阻 RMt應(yīng)比理論計(jì)算值大 10%~15%,為過(guò)補(bǔ)償。然后在其上并聯(lián)一個(gè)高精度、低溫度系數(shù)的金屬膜電阻 RP,來(lái)改善 RMt的非線(xiàn)性,通常稱(chēng)為靈敏度溫度補(bǔ)償?shù)木€(xiàn)性化調(diào)整電阻。進(jìn)行補(bǔ)償時(shí),可用精密電阻箱代替線(xiàn)性化調(diào)整電阻便于精密調(diào)整,待求得最佳調(diào)整電阻值時(shí)再用金屬膜電阻替換。必須強(qiáng)調(diào)指出,補(bǔ)償測(cè)試溫度點(diǎn)至少應(yīng)選取三點(diǎn),即最高工作溫度、最低工作溫度和常溫,而不易只選取常溫和最高工作溫度兩個(gè)點(diǎn),這是因?yàn)殪`敏度溫度補(bǔ)償鎳電阻與溫度不成線(xiàn)性關(guān)系。pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

廣州南創(chuàng)代表性產(chǎn)品有:奧地利E+E溫濕度傳感器    美國(guó)溫度傳感器    柯力稱(chēng)重傳感器    pSJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

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