压力感应器

轴对称扭环型称重传感器的特点（二）

7.温度系数低，因为弹性元件为一轴对称的整体结构，故其热膨胀在各方向是一致的，且上、下表面电阻应变计分别连接在相邻的桥臂上，这样由于温度引起的电阻变化能得到较好的补偿；

8.采用优质不锈钢或镀铜外壳，提供长期耐用及较好的抗腐蚀性能；

9.通过上、下膜片实施焊接密封并采用抽真空充惰性气体新工艺，防护密封等级IP68；

10.由于应变区能容纳较大工作面积的敏感栅，因此可制成3500Ω超大阻值的电阻应变计，且无有普通电阻应变计的横栅效应影响，将其同心、对称的粘贴在应变环的上、下表面，供桥电压可高达100V，比普通称重传感器输出信号提高近十倍；

11.可提供各类安装配件，例如适合静态秤使用的自动对中摇柱；适合动态秤使用的需照顾变向与移动的配件；

12.粘贴高温电阻应变计，焊接密封后向内腔浇灌高温密封材料，可研制出轴对称扭转环结构的250℃高温称重传感器。

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（6）弹性元件的结构和外壳设计，应尽量消除或减少力学干扰因素（横向载荷、弯矩、扭矩）的影响，把性能波动减至至小。因为，弹性元件受到任何附加载荷的影响，必然伴随出现一定程度的非线性误差。

（7）充分考虑电阻应变计粘贴的方便性和经济性，要求弹性元件应变区贴片表面尽量为平面，并容易安装加压夹具。

（8）弹性元件粘贴电阻应变计处，应便于防护、密封作业。焊接膜片的结构、刚度及焊接坡口设计合理，不影响或少影响灵敏度，保证焊接密封质量。

（9）应变利用系数C＝εCp/εmax（电阻应变计测量的平均应变与至大应变之比）越大越好。例如双孔平行梁结构孔的尺寸越小，应变敏感元件的尺寸越大，C 就越小，因此应尽量增大孔的直径或设计成扁圆孔。剪切式弹性元件拉、压主应变相同且沿轴线不变化，C接近于1。

（10）在电子衡器和电子称重系统中，称重传感器失效常见的原因是过载。若弹性元件结构及附件条件允许，尽量采取过载保护措施，无线传感器，提高称重传感器工作的安全可靠性。

（11）弹性元件与承载压头、底垫、安装平台的设计应统一考虑，进行技术密集型组合，各部件结构形状、制造材料、加工方法、热处理工艺需要合理匹配 。

（12）连接、摩擦接触、紧固或任何非整体状态都成为潜在的问题，所以弹性元件、压头、压垫、外壳等设计应充分考虑散热问题。即弹性元件应有足够的热转换以防止电阻应变计自热，如果其温度比弹性元件高，那怕只差0.1℃，就可能难以达到稳定的性能。

（13）在弹性元件结构及附件设计的同时，应考虑制造工艺，特别是机械加工和热处理工艺，作到设计为可制造的服务。

（14）在结构设计时，还应考虑称重传感器的可靠性。即明确称重传感器的可靠性设计，就是考虑可靠性的称重传感器设计，不存在独立于称重传感器设计之外的可靠性设计。

称重传感器的弹性元件在外载荷作用下产生变形时，应该是加载后立即变形，卸载后立即恢复，应力与应变同步进行，与时间无关。但实际上弹性元件在弹性变形时，压力感应器，加载线与卸载线并不重合，应变落后于应力，经过一段时间才能达到完全弹性变形或完全消除弹性变形，这种现象称为弹性滞后，弹性元件所用金属材料和结构形式是产生滞后的主要因素。通过合理的热处理工艺对金属材料的弹性滞后加以控制后，弹性元件的结构就成为产生滞后的重要因素。

对于圆柱结构的压式称重传感器，在加载后卸掉载荷时，由于底部接触面上的摩擦力，阻滞其环向变形的恢复而产生滞后。

对于双剪梁型称重传感器，弹性元件与底座接触面的滑动是产生滞后误差的重要原因。在加、卸载过程中，双剪梁弹性元件与底座滑动方向相反，因此作用在弹性元件上的摩擦力方向也相反，正是此摩擦力造成应变区剪应力变化。接触面摩擦系数大，随着载荷的增加滞后的值由小变大。盲孔中心到弹性元件端面的距离太小，底摩擦力对应变区的影响也较大。

为减少称重传感器的滞后误差，首先在结构设计上保证滞后较小，采用无摩擦设计。称重传感器的摩擦分为外部摩擦和内部摩擦两大类，环形传感器，外部摩擦是指弹性元件承载球面与压头，底面与压垫或基础之间的摩擦；内部摩擦是指弹性元件局部应力集中，造成晶格之间位错所产生的摩擦。这两种摩擦均使滞后和非线性误差显著增加，因此只要结构允许应尽量采用无摩擦设计。

（1）弹性元件的底面必须为平面时，应设计成刚度大，接触面积小的平面，且选用低摩擦系数的压垫或设计自由底座；

（2）称重传感器的上压头、下压垫应采用无摩擦设计，例如球面结构，使加载、承载面为点接触（实为接触圆）；

（3）称重传感器弹性元件的设计尽量选用整体式结构，使载荷的引入和传递无接触问题，如S型，整体剪切型弹性元件；

（4）采用柔性隔离方法，定制传感器，即用铰接方法把弹性元件和承载底座联接起来，利用铰接不传递力矩这一力学特性，将摩擦面与弹性元件隔离；

（5）合理的应力分布。应力水平过高，将引起弹性元件晶格之间相对位移，产生内部摩擦，因此应力水平应控制在弹性极限的1/3～1/4范围内。

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