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傳感器技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的研究與應(yīng)用 |
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隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，非物理量的測(cè)試與控制技術(shù)，已越來越廣泛地應(yīng)用于航天、航空、交通運(yùn)輸、冶金、機(jī)械制造、石化、輕工、技術(shù)監(jiān)督與測(cè)試等技術(shù)領(lǐng)域，而且也正逐步引入人們的日常生活中去�？梢哉f，測(cè)試技術(shù)與自動(dòng)控制水平的高低，是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。
傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。在測(cè)試系統(tǒng)中，被作為一次儀表定位，其主要特征是能準(zhǔn)確傳遞和檢測(cè)出某一形態(tài)的信息，并將其轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息。
具體地說傳感器是指那些對(duì)被測(cè)對(duì)象的某一確定的信息具有感受（或響應(yīng)）與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的可輸出信號(hào)的元器件或裝置。如果沒有傳感器對(duì)被測(cè)的原始信息進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)試與控制都將無法實(shí)現(xiàn)，即使最現(xiàn)代化的電子計(jì)算機(jī)，沒有準(zhǔn)確的信息（或轉(zhuǎn)換可靠的數(shù)據(jù)），不失真的輸入，也將無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
傳感器種類及品種繁多，原理也各式各樣。其中電阻應(yīng)變式傳感器是被廣泛用于電子秤和各種新型機(jī)構(gòu)的測(cè)力裝置，其精度和范圍度是根據(jù)需要來選定的過高的精度要求對(duì)某種使用也無太大意義，過寬的范圍度也會(huì)使測(cè)量精度降低，而且會(huì)造成成本過高及增加工藝上的困難，因此，應(yīng)根據(jù)測(cè)量對(duì)象的要求，恰當(dāng)?shù)剡x擇精度和范圍度是至關(guān)重要的。但無論何種條件、場(chǎng)合使用的傳感器，均要求其性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，經(jīng)久耐用。為此，在研究高精度傳感器的同時(shí)，必須重視可靠性和穩(wěn)定性的研究。目前，包括床暗器的研究、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、檢測(cè)與應(yīng)用等諸項(xiàng)內(nèi)容在內(nèi)的傳感器技術(shù)，已逐漸形成了一門相對(duì)獨(dú)立的專門學(xué)科。
一般情況下，由于傳感器設(shè)置的場(chǎng)所并非理想，在溫度、濕度、壓力等效應(yīng)的綜合影響下，可引起傳感器零點(diǎn)漂移和靈敏度的變化，已成為使用中的嚴(yán)重問題。雖然人們?cè)谥谱鱾鞲衅鬟^程中，采取了溫度補(bǔ)償及密封防潮的措施，但它與應(yīng)變片、粘帖膠本身的高興能化、粘帖技術(shù)的精確和熟練、彈性體材料的選擇及冷、熱加工工藝的制定均有密切的關(guān)系，哪一方面都不能忽視，都需精心設(shè)計(jì)和制作。同時(shí)，還須注意傳感器的安裝方法，支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置，如何克服橫向力等問題。作為一次儀表的傳感器通常由敏感元件與轉(zhuǎn)換元件組成。
轉(zhuǎn)換元件就是精密的電橋。因此，測(cè)力秤重用電阻應(yīng)變式傳感器主要由彈性體、應(yīng)變片、粘帖膠及各種補(bǔ)償電阻構(gòu)成。他的穩(wěn)定性也必然是由這些元件的內(nèi)、外因的綜合作用所決定。本文就此問題進(jìn)行探討，談些粗淺看法，與同行商榷。
首先是彈性元件。彈性元件一般是由優(yōu)質(zhì)合金鋼材及有色金屬鋁、鈹青銅等加工成型，影響彈性體穩(wěn)定性，主要是它經(jīng)各種處理后的金相組織及殘余應(yīng)力�？紤]到應(yīng)力釋放時(shí)的相互平衡關(guān)系及彈性體結(jié)構(gòu)形式的約束，要想讓殘余應(yīng)力釋放，就要進(jìn)行時(shí)效處理，這在實(shí)際中若采用自然時(shí)效法，則釋放緩慢、周期長，常常是不可取的，需要人為縮短時(shí)間，一般要消除彈性體表面殘余應(yīng)力的方法是：做真空回火處理和疲勞式脈動(dòng)處理及共振。這樣可大幅度地降低殘余應(yīng)力，在短時(shí)間內(nèi)完成通常的長時(shí)間的自然時(shí)效，使組織性能更為穩(wěn)定。
其次，是應(yīng)變片和粘接膠。影響應(yīng)變片穩(wěn)定性的是箔材本身，制造應(yīng)變片的電阻合金種類很多，其中以康銅合金使用最廣，它有較好的穩(wěn)定性，高的疲勞壽命及小的電阻溫度系數(shù)，是理想的絲柵制造材料。此外，制造應(yīng)變片過程中應(yīng)消除不良影響而造成的不穩(wěn)定性。如：絲柵與基底膠的粘接強(qiáng)度，應(yīng)變片與彈性體間的粘帖強(qiáng)度，基底膠內(nèi)應(yīng)力的釋放等等，都是不穩(wěn)定因素。另外，應(yīng)變片的粘帖，也是非常關(guān)鍵的要素之一，這一工作的好壞，直接影響膠的粘接質(zhì)量，乃至測(cè)量精度，如果帖片不嚴(yán)格，技術(shù)不熟練，即使使用最好的應(yīng)變片也無濟(jì)于事。
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