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《應變式稱重傳感器技術動向和發(fā)展趨勢》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、應變式稱重傳感器技術動向和發(fā)展趨勢【關鍵詞】稱重傳感器,電阻應變計,虛擬設計,柔性制造,集成化,智能化,網(wǎng)絡化【論文摘要】20世紀90年代以來，在電子稱重技術與電子衡器產(chǎn)品快速發(fā)展的強力牽引下，稱重傳感器進入了大發(fā)展時期，設計與制造技術取得了令人矚目的進步。本文從產(chǎn)品研發(fā)、強化企業(yè)競爭力和參與國際競爭的角度，結合稱重傳感器幾個重要發(fā)展時期的技術創(chuàng)新和工藝進步，介紹了電阻應變計、稱重傳感器設計與制造技術的發(fā)展動向。在分析近年來稱重傳感器新技術、新工藝、新產(chǎn)品和電子稱重技術新要求的基礎上，展望稱重傳感器的發(fā)展趨勢。1.概述???1936～1938年美國加利福尼亞理工學院教授E.Simmons
2、（西蒙斯）和麻省理工學院教授A.Ruge（魯奇）分別同時研制出紙基絲繞式電阻應變計，命名為SR-4型，由美國BLH公司專利生產(chǎn)，同時也使BLH公司成為利用SR-4型電阻應變計制造傳感器的創(chuàng)始者。1940年美國軍事工程部門和Revere公司總工程師A.Thurston（瑟斯頓）分別把電阻應變計技術應用于軍事工程的電子測力和稱重計量領域，研制出應變式負荷傳感器。1942年在美國應變式負荷傳感器已經(jīng)大量生產(chǎn)，至今已有60多年歷史。這期間經(jīng)過種種改進和發(fā)展，負荷傳感器的準確度從研制初期的百分之幾量級提高到千分之幾、萬分之幾量級，并以其結構簡單、使用方便、準確度高、頻率響應快、穩(wěn)定性好、工作壽命長
3、、幾乎不用維修等特點，廣泛應用于各種測力裝置和電子稱重系統(tǒng)。經(jīng)過60多年的變遷，盡管負荷傳感器的彈性體結構、幾何形狀和尺寸發(fā)生了不小變化，原材料、元器件，制造技術與工藝都有較大改進和提高，應用研究也取得了許多成就，但其基本構思、基本原理和基本工藝仍然證明是合理的可靠的。負荷傳感器技術的幾個發(fā)展時期和起決定性作用的技術創(chuàng)新是值得認真研究和總結的，它對未來稱重傳感器技術的發(fā)展和確立技術研究課題都有指導作用。???1952年英國學者杰克遜首先研制出金屬箔式電阻應變計，為負荷傳感器提供較理想的轉換元件。并創(chuàng)造了用熱固膠粘貼電阻應變計的新工藝，提高了負荷傳感器的準確度和穩(wěn)定性，促進了負荷傳感器技術
4、的發(fā)展。???1973年美國學者霍格斯特姆為克服利用拉伸、壓縮和彎曲應力的正應力負荷傳感器的諸多缺點，提出了不利用彈性體正應力，而利用切應力的理論，設計出圓截工字型截面懸臂剪切梁式負荷傳感器，打破了傳統(tǒng)的柱、筒、環(huán)、梁結構正應力負荷傳感器的一統(tǒng)天下。剪切式負荷傳感器以其靈敏度對加力點變化不敏感、拉向和壓向靈敏度對稱性好、抗偏心和橫向負荷能力強、結構簡單緊湊、尺寸小等特點形成了一個新的發(fā)展潮流，極大的推動了負荷傳感器技術的發(fā)展。???1974年日本學者大井光四郎利用平面問題的有限單元法分析電阻應變計的應變傳遞，優(yōu)化結構設計。德國學者埃多姆和美國學者斯坦因分別利用建立彈性體力學模型，采用有限
5、單元計算分析彈性體的應力場、位移場，求得最佳化設計，為利用現(xiàn)代化科技手段設計與計算負荷傳感器開辟了新途徑。???1975年前后，為滿足低容量電子計價秤發(fā)展的需要，美、日等國研制出鋁合金不變彎矩原理的平行梁結構負荷傳感器。雖然它利用的是平行梁表面的彎曲應力，應屬于正應力類型，但因其不變彎矩原理使靈敏度對加力點變化不敏感，拉向和壓向靈敏度對稱，它又具備了切應力負荷傳感器的特點。并且量程小，剛度大，便于調(diào)整四角誤差，很快就形成了負荷傳感器的又一個發(fā)展潮流。???蠕變是高精度電阻應變計和負荷傳感器經(jīng)常遇到和必須解決的關鍵問題。70年代末，前蘇聯(lián)學者H.科洛考娃通過對一維力學模型和應變傳遞系數(shù)的分
6、析，提出控制應變計敏感柵的柵頭寬度與柵絲寬度的比例，可以制出不同蠕變值電阻應變計的理論，并成功的研制出系列蠕變補償電阻應變計。對低容量鋁合金負荷傳感器減小蠕變誤差，提高準確度等級起到了至關重要的作用，使商用和家用電子秤的負荷傳感器多品種、大批量生產(chǎn)成為可能。???由于電子稱重技術和工業(yè)、商業(yè)電子衡器的迅速發(fā)展，負荷傳感器的性能指標和評定方法，已不能滿足采用階梯公差帶評定準確度等級的電子衡器的需要，急需準確度評定比較統(tǒng)一的計量規(guī)程。80年代初，國際法制計量組織（OIML）質(zhì)量測量指導秘書處為適應電子衡器的誤差評定方法，決定將用于電子稱重的傳感器與測力傳感器徹底分開，由美國負責的第8報告秘書
7、處起草《稱重傳感器計量規(guī)程》。經(jīng)過OIML成員國書面表決后，在1984年10月第7屆法制計量大會上正式批準，并于1985年以OIML，R60國際建議頒布，下發(fā)到各成員國。目前各國正在執(zhí)行的是R60的2000年版。由于新計量規(guī)程把計量性能與溫度性能綜合考慮，增加了研究開發(fā)與大批量生產(chǎn)的難度，逼迫企業(yè)完善工藝準備，改進制造工藝，使稱重傳感器的綜合性能和長期穩(wěn)定性均有較大提高，保證了電子秤的質(zhì)量。???80年代中期，隨著數(shù)字技術和信息技術
