传感器

传感器-敏感栅电阻合金材料

敏感栅电阻合金材料是决定电阻应变计工作特性的主要元件，传感器，对其性能的要求较高，归纳起来主要有灵敏系数大，并在所测应变范围内保持常数；电阻率高而稳定；电阻温度系数小且分散度也小，电阻随温度变化呈线性关系；抗、腐蚀能力强，抗拉极限高；易于焊接引 线，且热电势小；热处理和稳定处理工艺简单；轧压工艺性能好，易于轧压成5μm厚度以下的宿材。实际上，完全满足上述要求的电阻合金材料是不存在的，在生产实践中只能根据每种电 阻应变计的应用情况，有重点的提出对电阻合金材料的要求，力求综合性能基本良好即可。国 内外常用的电阻合金材料主要有：

1.康铜

康铜为铜镇合金，其含量是铜55%、镇45%，是国内外广泛应用的敏感栅电阻合金材料。在50℃至250℃温度范围内保持合金性能稳定，具有很好的加工性能和优良的焊接性能，可与多种引线材料进行焊接：电阻温度系数可随热 处理温度、保温时间以及合金成份而改变，便于制造各种温度自补偿电阻应变计；灵敏系数在 弹性和塑性变形范围内几乎保持不变。筒材厚度可轧制成2～5μm，电阻温度系数α＝20×10-6 I℃。康铜合金的缺点是灵敏系数比较小，K，=2.0。

2.锥格合金

常用的镇锚丝或筒的合金含量为镰80%、锦20%。电阻率高约为康铜的两倍；但它的电阻温度系数大且不易进行调整， 主要用于制造高温电阻应变计，工作温度可达800℃。不适合制造应变式称重传感器用电阻 应变计。

3.媒格改良型合金

在镇铝合金中添加少量其它元素可以较大的改善合金的性能，形成镇锚改良型合金。主要 是镇锚铝铁合金（也称为卡玛合金）和镰铅铝铜合金（也称为伊文合金）。两种改良型合金的共同特点是不但具有较高的电阻率1.24～1. 420 ? mm2 /M，而且能像康铜合 金那样通过改变合金成份和热处理工艺规范来控制电阻温度系数，制成适用于不同材料的温度 自补偿电阻应变计。卡玛和伊文合金灵敏系数的温度系数与康铜合金相反为负值，它随着环境温度的升高而降低， 可用来制造灵敏度温度自补偿电阻应变计。 但其轧制、 加工、 焊接性能都比康铜合金差， 对焊剂及焊接技术要求较高。

传感器-电阻应变计的自补偿技术

在试验应力分析和应变式称重传感器技术的强力牵引和推动下，电阻应变计技术在确保测量准确度，简化使用工艺，提高和完善技术性能和应用功能等方面都取得明显的进步。突出的表现在温度自补偿、蠕变自补偿和弹性模量自补偿电阻应变计的研制、生产和应用上，这是电阻应变计技术的突破性进展。

一、温度自补偿电阻应变计

粘贴在某种材料的构件上的电阻应变计，在一定的温度变化范围内工作时，能够达到温度 自补偿效果的称为温度自补偿电阻应变计。现以单丝式为例介绍温度自补偿电阻应变计原理。粘贴在构件上的电阻应变计的电阻变化，不仅是机械应变 ε 的函数，而且也是环境温度T的函数。

二、蠕变自补偿电阻应变计

20世纪70年代中期，为满足商用电子计价秤用称重传感器量程小、刚度大的要求，美、日 等国先后开发出铝合金平行梁结构的称重传感器。由于铝合金弹性元件绝热变形下温度效应的影响，铝合金材料本身的滞弹性和微量塑性变形的影响，增大了称重传感器的蠕变误差，成为 铝合金称重传感器技术领域的一大难题。前苏联学者科洛考娃经过理论分析和试验，提出了称 重传感器的蠕变误差，可以通过粘贴在其上的电阻应变计进行补偿，铝合金传感器，这种电阻应变计的蠕变值与弹性元件材质的缺陷引起的称重传感器输出随时间变化（即蠕变）的值相等，代替进口传感器，而符号相反。并确定了变形传递系数与根据电阻应变计几何尺寸所确定的蠕变。之间的依赖关系。

三、弹性模量自补偿电阻应变计

当环境温度升高时，称重传感器弹性元件金属材料的弹性模量降低，使输出灵敏度增大而产生灵敏度温度误差。通过对此误差的分析，不锈钢传感器，可以导出不同结构称重传感器补偿前的灵敏度温度系数，以灵敏系数的增量65与灵敏系数S之比表示。

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