影（yǐng）響稱重傳感器遲（chí）滯性的因素：

 摘（zhāi）要：作（zuò）為稱重傳感器的重要特性參數*，遲滯（zhì）性誤差的改善直接影響傳感器的整體誤差，要想能夠*控製必須（xū）先了（le）解哪些（xiē）因素起到了影響（xiǎng）作用。 

*、遲滯性（xìng）的定義

       靈敏（mǐn）度

   以上麵的圖形為模型介紹遲滯性的定義：橫軸為載荷，縱軸為靈敏度輸出（chū），在測試傳感器的特性（xìng）時*般將（jiāng）額定載荷（hé）等分成五份，從0到100％逐級加載（zǎi）並讀（dú）取（qǔ）相應的輸出值，將五個讀數點（diǎn）連成光滑曲線（xiàn），這條曲線如圖中粗實線，稱之為加載曲線，也叫進程（chéng）曲線。利用直線插入法（fǎ）計算75％點的相應數據，以零點和75％點劃*條直線，圖中點（diǎn）線，這條（tiáo）直線稱（chēng）為理想直線，加載曲線與理想直線的誤差稱之（zhī）為非線性誤差。從100％到0分五等份逐（zhú）級減載，並讀取相應（yīng）數據，將這（zhè）五組數據（jù）連成光滑曲線（xiàn），如圖中粗虛線，稱（chēng）之為減載曲線，也叫（jiào）回程曲線，減（jiǎn）載曲線與加載曲（qǔ）線之間的誤差稱之為遲滯性誤差。

   遲滯性誤差反（fǎn）映（yìng）的是傳感器*度的主要指標*，誤差的大小直接影（yǐng）響*度，*以在傳感器（qì）的生產過程中必須嚴格控製影響遲滯性的各種因素。同時也要保證在安裝傳感器的不同條件下盡（jìn）量避免影響遲滯性的（de）因素存在。

   以下詳細介紹影響遲滯性的部分因素。

二、影響遲滯性的因素分析

   1、原材（cái）料

   彈性體：任何（hé）*種金屬材料（liào），因為其內部的組織結構關係的複雜性，受到外力加壓後在微（wēi）小晶（jīng）粒（lì）之間產生微應變，在外力消失（shī）後，微應變隨之消（xiāo）失，但（dàn）是是否完全消失恢複到原始狀態，不（bú）同的材料則有完全不*樣的表現（xiàn）。在圖1中，我們可以看到加載過程中的應變曲（qǔ）線ε1與卸（xiè）載過（guò）程（chéng）中的（de）應變曲線ε2不（bú）重合，其差（chà）值△=ε2-ε1稱之為遲滯性，差值的（de）大小主要取決於材料本身成分的穩定性、均（jun1）勻性、熱處理後的金（jīn）相組織等。作為稱（chēng）重傳感器的關鍵元件——彈性（xìng）體對此要求（qiú）則更為明顯，可以通過不同（tóng）的熱處理方式提*彈性*限，以減（jiǎn）少（shǎo）遲滯性。目前*市場上常（cháng）用的材料為40CrNiMoA，該種材料經（jīng）過合理的熱處理能取得理想的綜合機（jī）械（xiè）性（xìng）能。

   應變計：金屬應變計的典型結構為敏感柵，基底，被覆層和引線組成。在傳感器的（de）應用（yòng）中，通過敏感柵的電阻應變效應，將彈性（xìng）體的應變轉變為阻（zǔ）值變化，根（gēn）據材料本身存在的遲（chí）滯性（xìng）來（lái）看（kàn），應變計本身也存在遲滯性（xìng）。目（mù）前*上*的應變計廠在製造應變計時（shí）充分考慮（lǜ）了（le）遲滯性的自補償，使其在傳感器的（de）應用中的影響量減（jiǎn）到*小（xiǎo）。*以在選擇（zé）應變計時要考慮到這種因（yīn）素。

   密封膠：在傳感器的生（shēng）產過程中要使用大量的密封膠，主要作用為固定（dìng）線路和密封。從（cóng）表麵上看，*般在膠固化後是比較軟的，相對彈性體的強度幾（jǐ）乎可以（yǐ）忽略不記。但是對小量程產品，必須要加以考慮。小量程的產品，變形區相對薄弱，密封膠厚度的影響（xiǎng）程度明顯增加。

   圖（tú）2*示為膠層厚（hòu）度*定時，遲（chí）滯性與量程（chéng）的變化關係。函數關係近似為：

Y=K*e-Xa

       式中：Y——傳感器的遲滯（zhì）性

             K——密封膠完全（quán）固化後的遲滯性

             Xa——傳感器的額定載荷

   圖3*示為量程*定時，遲滯性與膠層厚度的變化關係。函數關係近似為（wéi）：

Y=K*（1-e-Xb）

       式中（zhōng）：Y——傳感器（qì）的遲滯性

             K——密封膠的完全固化後的（de）遲滯性

             Xb——密封膠的厚度

   不同品質的膠也有不同的表現（xiàn），如果膠的硬度隨著時間的增加膠層（céng）的硬度也發生變化，則產品的（de）遲滯性也會隨之變化（huà）。*以在選用密封膠時*定（dìng）選擇固化後膠質穩定（dìng）的膠。

   2、安裝條件

   *謂的安裝條件，*方麵是指稱重傳感器（qì）在安裝特殊配件（如橋式傳感器的底座）的邊界條件。這種邊界條件的影（yǐng）響，在（zài）《衡器》雜誌（zhì）上（shàng）有詳細的分析說明，如表麵狀況，安裝扭力等是*大的影響因素，在這裏不作特別說明。另*方（fāng）麵（miàn）是指稱（chēng）重傳感器在使用現場（chǎng）的安（ān）裝條件，根據與不同應用的客（kè）戶研究分析，發現下列情況影（yǐng）響傳感器或（huò）者說是整機的遲滯性，如表麵狀況、接觸麵積、安裝扭力、螺栓（shuān）強度、承載麵（miàn）硬度（dù）等均會影響。這些影響（xiǎng）因素有時會被誤診為傳感（gǎn）器的品質不良。

   表麵狀況：是指秤台與傳感器的接觸（chù）麵的質（zhì）量，如（rú）粗糙度，平行度等。表麵過於粗糙，在長時間使（shǐ）用時會使（shǐ）緊固螺（luó）栓鬆動並影（yǐng）響性能。如果平行度（dù）偏大，加載後會使傳感器產生不必要的分（fèn）力，直接影響產品*度，同時也無法體現傳感器（qì）的真實*度。有（yǒu）的企業為了降低成本直接將*定厚度的（de）鋼板裁成合適的尺寸焊接到秤台上，不經過任何加工處理，使用初期不會有問題，隨著時間的延長*度會越來越差。

   接觸麵積：是指（zhǐ）傳感器與秤台固定的接觸麵積。如圖4*示（shì），(a)接觸麵過小（xiǎo），(b)接觸麵過大。不同*的產品（pǐn），由於結構（gòu）和工藝的不同，接觸麵的大小（xiǎo）也是有些差別，*以（yǐ）在傳感器的（de）生產（chǎn）過程中（zhōng）必（bì）須加以確定，並同時在傳（chuán）感器的安裝使用說明書中詳細定義，以保證客戶能按照*佳條（tiáo）件（jiàn）安裝使用。可以參考威世特迪亞的3410產品（pǐn），將安裝控製線標（biāo）到傳（chuán）感器上，如圖（tú）4(c)*示。

   安裝扭力：在《衡器》雜誌（zhì）上曾經介紹過橋式傳感器的安裝扭力與遲滯性的關係，在（zài）接觸麵（miàn）*定的條（tiáo）件下，安裝扭（niǔ）力越大，遲滯性越小（xiǎo）。同樣的道理，如果將傳感器安裝在不同（tóng）的設備上，安裝扭力的大小也直接影響產（chǎn）品的真實*度。傳（chuán）感器按照不同（tóng）受力結構分為單點式，懸臂（bì）梁式，橋式，“S”式，輪輻（fú）式，柱式等六大類。安裝扭力的影響規律對不同結（jié）構的產品是不*樣的。例如懸（xuán）臂梁傳（chuán）感器，安裝扭力在100Nm時，能得到*佳的遲滯性。扭力過大或過小（xiǎo），遲滯性都會（huì）變差（不同*的產品安裝（zhuāng）扭力*佳值會不*樣，必須經過實驗才能確定）。輪輻式傳感器的遲滯性（xìng）對安裝扭力（lì）更為敏（mǐn）感，*以在（zài）使用時*定要依照生（shēng）產廠商的安裝使用說明書（shū）進行安裝（zhuāng），以保證產品質量。

   螺栓強度：螺栓的強度影響與安裝扭力是*樣的，如果（guǒ）強度不足，在產品安裝使用*段時間之後（hòu），鎖緊力則會變鬆，進而影響*度。

   安裝麵硬（yìng）度：以懸臂梁傳感器來說明，因其固定端的接觸麵較小（xiǎo），如果硬度過低，則在使用過程中隨使用次數的增加，受力支點則會移動，如圖5，受（shòu）力支點從a點移到b點，則*度會有不同程度的變（biàn）化。

   上麵*講述的影響因素直接與傳（chuán）感器接（jiē）觸，容易理解，還有（yǒu）*些其他因素看起來與傳（chuán）感器關係不大（dà），但卻影響傳感器的*度。比如秤台強度，基礎堅固（gù）性，防塵防水等因素。秤台強度的影響：以平台秤為例，*般采用懸臂梁（liáng）稱重傳感器4隻，安裝在四（sì）個角上，如圖6(a)*示：

   圖6(b)為平台秤的側視簡圖及受力（lì）模型，如果秤台的強度不足，可以導致秤台中（zhōng）心凹陷，如圖6(d)，這種結果會導致傳感器（qì）受側向力的影響。而且側向力的大小隨被測物的重量增加而增加，但其增加（jiā）的幅度（dù）卻是非線性關係，以圖6(c)為模（mó）型簡化受力，可以用下列公式估算出傳感器的受力與載荷的關係：

F=G/2cosα=G/2cos(G·L2/4·E·I）

   式中：F——傳感器荷重端受力

         G——秤台載荷

         E——秤台剛度

         L——傳感器固定端與秤台中心的距離

         I——秤台轉（zhuǎn）性慣距

         α——秤台受力與變形角度

   從公式看出，如果秤（chèng）台（tái）強度足夠強，可以忽略秤台變（biàn）形，即α=0，cosα=1，故而F=G/2，如果秤台的強度越差，α角度隨載荷增加而變大，從而使（shǐ）F與G的非（fēi）線性度（dù）越差。

   在實（shí）際應（yīng）用過程中（zhōng），安裝地腳有固定（dìng）式地腳如圖6(e)和活動式地腳圖6(f)兩種。固定式地腳的結構由（yóu）螺杆、底座和減振（zhèn）橡膠組成。活動式地腳由螺杆、鋼球、底座和（hé）防滑墊組成。如果平（píng）台秤的安（ān）裝地腳為固定式地腳，其（qí）受力結構還要考慮地腳傾（qīng）斜後支點（diǎn）變化的影響。如圖7(b)*示（shì）。如果采用活（huó）動地（dì）腳，則可以減（jiǎn）少因地腳變形而帶來的負麵影響。

   除平台秤（chèng）以外，如果汽車衡（héng）台（tái）麵的強度不足不但影響產品的*度同時也（yě）影響標定。

   基礎的影響：這裏麵的（de）基礎是指汽（qì）車衡或（huò）軌道衡的傳感器的安裝基礎，如*台載（zǎi）荷為八十噸的汽車衡，*般使用6隻或（huò）8隻稱重（chóng）傳感器。傳感器（qì）通過底座與基（jī）礎的預埋件固（gù）定。單隻傳感器的接觸麵積約有250cm2，單位麵積（jī）的壓力達（dá）到0.40～0.58kN/cm2。如（rú）果基（jī）礎不牢固，使（shǐ）用*段時間後，基礎（chǔ）產生變化後（hòu），傳感器的特性則無法（fǎ）完全真（zhēn）實（shí）表現出來。與初裝（zhuāng）標定時（shí）的條件會有（yǒu）較大的變（biàn）化。

   灰塵和水的影響：這兩種因素（sù）在保養條件比較好的（de）條件下不會產（chǎn）生影（yǐng）響，但是在室外使用的衡器，如汽車衡，軌道衡等要特別注意。我們（men）以水泥廠或礦山廠的汽（qì）車衡為（wéi）例說明（míng）其影響：水泥廠的環境*般很惡劣，過往全是重型汽車，隨車（chē）帶起（qǐ）來的灰塵大部分屬於水泥成分，長時間（jiān）會沉積（jī）在裸露的傳（chuán）感器表麵（miàn）及（jí）配件間隙內，經過雨季或處在周圍環境潮濕的現（xiàn）場，傳感器表麵或配件間隙的灰（huī）塵會硬化，使原本活動的配件變成固定式（shì）的，如果配件在傳感器的變形敏感區域，則傳（chuán）感器的線性和遲（chí）滯性明顯變差。另*方麵單從水或潮氣講，主要是腐蝕傳感器表（biǎo）麵，使接觸點產生（shēng）變化，特別是含有配件的產品，生鏽後會使（shǐ）配件與（yǔ）傳感器“鏽死”在（zài）*起，而影響*度。

   曾經遇到過*個特殊案件：客戶在夏天6月左右安裝*台80t的汽車衡，使用6隻30t的（de）橋式傳感器，現場在北方。由於在安裝（zhuāng）過程中，現場人員將（jiāng）傳感器中間部位的密（mì）封條刮破，並沒有作相應的改（gǎi）善，標定後交付（fù）使用。到11月份，用戶反映（yìng）汽車衡數據不（bú）準，早晨測試的（de）數據明顯低於中午測（cè）量的（de）數據8～10t，開始懷疑傳感器的溫（wēn）度補償出現問題，經過多（duō）次確認分析沒有找到問題*在。根據問（wèn）題出（chū）現在（zài）早上的條件，建議用戶用（yòng）熱風機給傳感器加熱，半小時後再次確認問題消（xiāo）失。後來發（fā）現密封條刮破的那隻傳感器的（de）變形間隙裏麵（miàn）全是水，早晨（chén）是固態的冰，中午（wǔ）是水，也就（jiù）是說在早（zǎo）晨，變形間隙內固態的（de）冰阻止了傳感器受力後變形，而這隻傳感器的（de）輸出很小，影響輸出結果。

   針對灰塵的影響，有經驗的廠商會采用適當的防護措施，如增加密封罩（zhào），表麵塗（tú）適量的黃油等保護。

上述的影響因素，或多或少都會影響使用*度，在建造基礎和安裝過程（chéng）中盡量避免，以保證長期使用的穩定（dìng）性能。