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力的測量傳感器：三維力傳感器如何測量金屬切削力

　　1.什么是切削力

　　切削力是描述切削進程的重要參數，對切削熱的產生、切屑形成、刀具表面磨損、加工表面質量等方面有密切關系。把握切削力的變化規律，實時監測切削力數值與頻率特性是計算切削功率，制定切削用量和工藝裝備的主要根據，對優化切削參數、提高生產率、抑制震顫、處理切削加工中問題等具有重大意義，因而對切削力變化規律的探討有助于分析切削過程，對生產實際有重要指導作用。測力儀直接試驗測量是反映加工中切削力動態變化的最簡單方便并且使用可靠的方法。

　　2.如何測量切削力

　　三向切削力的檢測原理，是使用三向車削測力傳感器檢測三向應變，三向應變作為模擬信號，輸出到切削力試驗儀器內進行高倍率放大，再經A/D板又一次放大之后，轉換為數字量送入計算機的。

　　測力系統首先應該通過三向電標定，以確定各通道的增益背書。然后，再通過機械標定，確定測力傳感器某一方向加載力值與三個測力方向響應的線性關系。

　　經過這兩次標定，形成一個穩定的檢測系統之后，才能進行切削力試驗。

　　3.測量切削力為什么要使用三維力傳感器

　　三維力傳感器可以同時測量X,Y,Z三個方向的力，這恰恰反應了在金屬切削過程中，工件的運動受力情況。測力儀的測量原理是利用切削力作用在測力儀的彈性元件上所產生的變形，或作用在壓電晶體上產生的電荷經過轉換處理后，讀出Fc、Ff和Fp的值。近代先進的測力儀常與微機配套使用，直接進行數據處理，自動顯示被測力值和建立切削力的經驗公式。在自動化生產中，還可利用測力傳感裝置產生的信號優化和監控切削過程。

　　按測力儀的工作原理可以分為機械、液壓和電氣測力儀。目前常用的是電阻應變片式測力儀和壓電測力儀。

　　切削三維力傳感器的安裝可以參考下圖

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力的測量傳感器：力傳感器

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力傳感器
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
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。
力傳感器（force sensor） 將力的量值轉換為相關電信號的器件。力是引起物質運動變化的直接原因。力傳感器能檢測張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內應力和應變等力學量。具體的器件有金屬應變片、壓力傳感器等，在動力設備、工程機械、各類工作母機和工業自動化系統中，成為不可缺少的核心部件。
[1]
力傳感器主要由三個部分組成：1---力敏元件（即彈性體，常見的材料有鋁合金，合金鋼和不銹鋼）。2---轉換元件（最為常見的是電阻應變片）。3---電路部分(一般有漆包線，pcb板等）。
中文名
力傳感器
外文名
force sensor
類    別
電子元件
組    成
三個部分
主要分類
應變管式
目錄
1
主要分類
?
應變管式
?
膜片式
?
應變梁式
?
組合式
2
提高力傳感器精度 - 補償
3
應用領域
4
如何更換力傳感器
力能夠產生多種物理效應，可采用多種不同的原理和工藝，針對不同的需要設計制造力傳感器。力傳感器主要有：（1）被測力使彈性體（如彈簧、梁、波紋管、膜片等）產生相應的位移，通過位移的測量獲得力的信號。（2）彈性構件和應變片共同構成傳感器，應變片牢固粘貼在構件表面上。彈性構件受力時產生形變，使應變片電阻值變化（發生應變時，應變片幾何形狀和電阻率發生改變，導致電阻值變化），通過電阻測量獲得力的信號。應變片可由金屬箔制成，也可由半導體材料制成。（3）利用壓電效應測力。通過壓電晶體把力直接轉換為置于晶體兩面電極上的電位差。（4）力引起機械諧振系統固有頻率變化，通過頻率測量獲取力的相關信息。（5）通過電磁力與待測力的平衡，由平衡時相關電磁參數獲得力的信息。
[1]
力傳感器主要分類
語音
力傳感器應變管式
石英力傳感器
在筒壁上貼有2片或4片應變片，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片,另一半作為測量應變片。當沒有壓力時 4片應變片組成平衡的全橋式電路;當壓力作用于內腔時,圓筒變形成“腰鼓形”,使電橋失去平衡,輸出與壓力成一定關系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉換為力傳遞到應變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應變管式壓力傳感器的結構簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態壓力測量方面有廣泛應用。
力傳感器膜片式
它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中心處徑向應變和切向應變均達到正的最大值，而邊緣處徑向應變達到負的最大值，切向應變為零。因此常把兩個應變片分別貼在正負最大應變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。采用圓形箔式應變計(見電阻應變計)則能最大限度地利用膜片的應變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產品是將彈性敏感元件和應變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結構制成的固態壓力傳感器（見壓阻式傳感器）。
力傳感器應變梁式
測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結構。一種方法是用膜片把壓力轉換為力再通過傳力桿傳遞給應變梁。圖3中兩端固定梁的最大應變處在梁的兩端和中點，應變片就貼在這些地方。這種結構還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構成。
力傳感器組合式
在組合式應變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應變元件。感受元件把壓力轉換為力傳遞到彈性應變元件應變最敏感的部位，而應變片則貼在彈性應變元件的最大應變處。實際上較復雜的應變管式和應變梁式都屬于這種型式。感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、 環形梁、薄壁筒等。它們之間可根據不同需要組合成多種型式。 應變式壓力傳感器主要用來測量流動介質動態或靜態壓力，例如動力管道設備的進出口氣體或液體的壓力、內燃機管道壓力等等。
力傳感器提高力傳感器精度 - 補償
語音
力傳感器補償
溫度將會使4個應變片的應變信號（電阻）在相同方向和程度變化。因為兩個正向應變和兩個負向應變被列入等式，因此溫度將不會產生輸出信號。剩下微小的殘余誤差可以通過連接到惠斯通電橋上特殊的鎳金屬來進行修正。另外，應變片需要進行溫度對靈敏度的補償 (TCS)。等溫度變化時，材料的 E 模量 將會降低，導致產生應變。另外，應變片的靈敏度依賴于溫度。在高溫狀況下電阻的補償將產生更大的壓降。這將降低惠斯通電橋的輸出信號。在負載狀態下，線性誤差 也將產生變化。這可以通過對彈性體材料和結構的優化以及選擇精確的測量點來完成。圖 中 列出了補償方法的總結。除了以上描述的 TKzero 和 TCS,也可以通過調整對線性和靈敏度進行補償.
力傳感器應用領域
語音
稱重傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱重安全可靠；另一方面要考慮廠家的建議，對于傳感器制造廠家來講，它一般規定了傳感器的受力情況、性能指標、安裝形式、結構形式、彈性體的材質等。譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合于電子計價秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于電子皮帶秤、分選秤等；鋼質橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡等；柱式稱重傳感器適用于汽車衡、動態軌道衡、大噸位料斗秤等。稱重傳感器主要應用在各種電子衡器、工業控制領域、在線控制、安全過載報警、材料試驗機等領域。如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態軸重秤、電子吊鉤秤、電子計價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。
力傳感器如何更換力傳感器
語音
在稱重傳感器實際使用過程中，有時會遇到超載、沖擊等情況，造成傳感器塑性變形，影響計量準確度，嚴重時，還會導致傳感器損壞，無法正常使用，這時就需要更換傳感器了。此時我們應當如何操作呢？更換的時候還需要注意哪些問題？下面專家就這個問題和大家分享一下。稱重傳感器能夠更換的前提是施加力的軸線與傳感器的受力軸線重合，這是第一點。隨著額定載荷的增大，稱重傳感器輸出的微伏/分度信號是減小的，而不是隨著額定載荷的增大，輸出信號也增大。這一點往往被忽略。所以在更換傳感器時，應盡可能用和原來一樣載荷的傳感器。若想更換載荷稍大一點的，就要注意電子秤的稱重儀表量程是否可調:如果是不可調的舊式顯示儀表，會因為換成載荷較大的傳感器，輸出的微伏/分度信號變小，不能滿量程輸出、顯示，撥碼調整達不到目的而不能使用；如果是量程可調的稱重傳感器，換成載荷較大的傳感器后，則可通過設定量程，按說明書調試使用。同時應注意，如果傳感器的額定載荷過大，輸出的微伏/分度信號過小，容易降低秤的靈敏度。對于在第二傳力聯桿中安裝S形傳感器的機電結合秤，應注意：重新安裝傳感器后的聯桿長度與原來的聯桿長度一致。從另一方面說，就是要保證第一傳力杠桿水平且聯桿與第一傳力杠桿垂直成90度角。如果有偏差，將直接影響秤的準確度和靈敏度。聯桿長度過長，將會出現"秤大"現象；過短，將會出現"秤小"現象。此時還應注意，聯桿必須處于自由懸掛狀態，不可與其它物體摩擦，以免影響秤的靈敏度。機電結合秤在更換傳感器后的調試中，應在機械秤調試準確的基礎上按稱重顯示儀表說明書進行。無論是電子秤或機電結合秤，在更換傳感器后，都必須經過檢定合格后方可使用。以上方案除了針對一般的稱重傳感器有效外，還對S形傳感器有效。稱重傳感器需要更換的情況在使用的時候經常會遇到，只要按照上面的操作，即使更換傳感器也不會對測量造成影響。
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FUTEK QLA414 納米力傳感器，上下各一個獨特的 M1 螺紋。高分辨率，高精度，超高固有頻率，超低形變。小外型尺寸不會影響傳感器的性能，它符合FUTEK的最高精度標準，并符合我們所有產品的精度基準。FUTEK QLA414力傳感器安裝方式靈活性，可以適應不同的場景需...
2021-07-230
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對于那些失去部分或全部肢體的人來說，康復總是一個困難的過程。對于那些接受過脛骨截肢的人來說，他們的假肢需要模擬脛骨、踝關節和足部。FUTEK與Humotech合作，選擇了一種可以適應康復過程中個人步態的跨脛骨假肢的傳感器。通過將LCM200微型過孔測力傳感器與伺服驅動的電纜...
2020-09-080
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一種新型的磁致伸縮力傳感器，結構簡單，靈敏度高
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2019-11-201
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百洲科技（廣州）有限公司
1051V沖擊力傳感器，1051V6 IEPE力傳感器
Dytran 1051V系列傳感器為一款IEPE型的沖擊力傳感器，頻率范圍寬廣，量程最高為 N。該系列沖擊力傳感器靈敏度范圍為1-500 mV/lbf，最大的拉力量程為2224 N。1051V系列傳感器為壓電IEPE，內置電路芯片，這樣可以免去外部的電荷放大器和調...
2019-10-140
參考資料
1.

《中國大百科全書》總編委會．《中國大百科全書》：《中國大百科全書》出版社，2009

力的測量傳感器：力測量傳感器的四大發展趨勢

　　多軸無線稱重傳感器和數字技術已經改變了力傳感器的面貌。
　　直到大約10年前，力測試和測量行業還相當缺乏想象力——它已經開發了一種標準的方式來構建模擬稱重傳感器、扭矩傳感器和其他設備，并且它已經工作了很多年。然而，隨著大多數其他技術世界的進步，大數據改變了工程師和制造商的工作方式，這種古老的力測量模擬技術顯得落后，它沒有辦法改進數據收集或提高其效率。
　　數字化革命促使稱重傳感器制造商環顧四周，思考客戶如何開發產品，以及工廠和生產線如何運作。
　　以下是一些力測量公司必須順應的趨勢，否則將面臨消失的風險。
　　趨勢一：多軸傳感器
　　多軸傳感器的出現是因為對更多數據的需求。大數據以及質量數據和洞察力帶來的諸多好處，讓原始設備制造商意識到，在開發的設計和測試階段收集更多的信息，可以更高效、更低成本地制造出更高質量的產品。
　　多軸傳感器用單個稱重傳感器同時測量多個力和力矩。它們配備了多個橋接器，可以精確地測量一個方向上的作用力，同時將其他幾個軸的串擾降到最低。它們可作為三軸或六軸設備和軸向扭轉傳感器提供。這些設備可同時測量三個相互垂直的軸上的力，六軸稱重傳感器還可測量這些軸周圍的扭矩。此外，許多力測量制造商還提供了一些數據采集和放大器系統，這使得繪制圖形、記錄和顯示數據變得非常容易，無論是否有經驗的人都可以使用。
　　多軸傳感器最顯著的好處之一是，它們可以改進設計和降低成本，同時呼吁注意產品開發中以前未被注意的缺陷。例如，在過去，椅子的設計是經過原型和測試的，這樣制造商就可以滿足特定的家具強度和安全標準。這些測試大多包括連續使用的壓力測試;它會測量不同重量的人類反復坐著然后站起來幾個小時的周期。
　　舊的稱重傳感器測量的是一個方向上隨時間變化的力，但這并不能說明全部問題。事實上，如果一個測試周期在一切正常的情況下還是失敗了，那可能是由于沒有監測到的軸上的負載，例如彎曲力。有了多軸傳感器，實驗室和工程師就可以對以前未確定的載荷進行說明和測量。
　　有了多軸載荷傳感器，測試機構和家具制造商可以看到比以往更多、更高質量的數據。這有助于加快設計和測試流程，并快速識別結構中的缺陷。它還有助于消除過度設計問題。有了多軸傳感器，OEM可以用更少的材料制造更輕、更堅固的椅子，因為他們擁有更多關于整體結構和施加在椅子上的力的數據。消除不必要的材料可降低成本，并進一步加快開發速度。
　　多軸稱重傳感器非常適用于多個行業，包括航空航天、機器人、汽車和醫療保健(骨科和生物力學)。例如，多軸傳感器在完善假肢設計時很有幫助。汽車工程師在風洞中使用它們，軍方使用它們來確定航天器的飛機重心。
　　趨勢二：數字化
　　力傳感器數字化是另一個趨勢，它改變了OEM廠商收集和測量數據的方式。許多人大力投資于更先進的數字電子技術，以有效地收集更多(數字)數據。
　　這已經通過在稱重傳感器和扭矩傳感器中加入數字傳感器來實現。有了這些新的傳感器，稱重傳感器、扭矩傳感器和接收器之間的連接都可以通過數字方式完成。這就省去了使用大量稱重傳感器時的大部分接線工作。
　　例如，測量飛機上的力和載荷曾經需要沿機身安裝數百個稱重傳感器。如今，每個稱重傳感器不需要專門的電線將其信號傳回接收器。取而代之的是，稱重傳感器綁的不是一根將數據傳送到接收器的電纜，節省了時間和金錢。
　　另一個被數字化測力支持的重大創新是物聯網(或工業4.0)。這些計劃的目標是創建網絡，在這個網絡上，設備、機器和計算機共享數據和見解，以做出自主決策。物聯網/工業4.0可以說是力測量的主流趨勢，更不用說整個制造和工程行業了。
　　咨詢公司BearingPoint表示，利用大(數字)數據將讓組織遠程監控資產，并通過工業4.0和物聯網，為整體價值鏈分析打開大門。原始設備制造商將改善生產并減少停機時間。物聯網使自動化變得更容易和更重要，機器可以根據實時數據做出瞬間決策。工業4.0給我們帶來的不僅僅是智能工廠，還能收集數據，促進管理和工程的決策。
　　通過網絡連接的測力，OEM廠商將對測試和產品開發有更多的控制權。設備將有稱重傳感器和扭矩傳感器來跟蹤性能和可靠性，讓OEM更準確地預測機器何時需要維護。如果裝配線上確實出了問題，從機器上收集到的數據將揭示故障發生的位置。所有這些都意味著生產效率提高，停工時間大大減少，為工程師節省時間，為制造商節省資金。
　　趨勢三：無線通信
　　無線數據采集正越來越多地用于力的測量。例如，航空工業使用支持Wi-Fi的稱重傳感器來測量在維修期間保持飛機水平的頂升力。在這些情況下，超過20個千斤頂將飛機固定在位置上。將每個千斤頂上的稱重傳感器與數據采集設備和計算機連接起來的電線長達數英里，是一件很麻煩的事情。當涉及到電線時，所有這些設備在測試過程中更容易出現故障和損壞風險。
　　為了解決這些難題，力測量供應商提供了藍牙和Wi-Fi連接的稱重傳感器和扭矩傳感器。這些傳感器減少了對電線的依賴性，并使通過物聯網網絡將數據和結果連接到多臺機器上變得更加簡單。
　　無線技術的另一個好處是，它為測試工程師提供了更靈活的力和扭矩測試方式。通過無線傳感器，可以在現場幾乎任何地方進行測試，并在移動設備上實時查看數據。這些數據也可以很容易地傳回實驗室或生產設施，以便進一步審查。
　　Wi-Fi和藍牙可以建立連接網絡，減少對電線的需求，同時使測試和測量環境更加靈活。制造和分銷設施可以無拘無束地發展，因為設施管理人員在增加廠房空間時不需要用電線連接所有設備。無線通信是工業4.0的關鍵。
　　趨勢四：小型化
　　幾年來，所有行業都普遍存在著將組件變得越來越小的趨勢。你可以在手機、汽車甚至飛機上看到這種趨勢。消費者希望將更多的技術和功能裝入尺寸相同或更小的設備中。每個硬件OEM都在試圖以某種方式減少尺寸、重量和功率(SWaP)。
　　在力的測量中，降低SWaP、增加更多的功能、擴大數據收集范圍都是通過更小的傳感器來實現的。原始設備制造商最終希望通過使用更少的設備連接到測試平臺或產品，以及更少的布線來簡化測試。他們還希望用盡可能少的設備來收集相同的數據，以降低成本和簡化測試。
　　相當多的OEM廠商希望能在其銷售的產品中永久安裝更小的力傳感器。這將讓他們收集正在經歷實際使用的產品的力和扭矩數據。同時，制造商在他們的產品上安裝傳感器，以確定耐用性和計劃維護。更小的無線傳感器更容易安裝，成本更低。隨著更多工業網絡的建立，以共享更高質量的數據，越來越多的傳感器將被添加到這些機器上。
　　力傳感器的創新以滿足不斷發展的工程和制造業的需求是不可避免的。多軸傳感器、數字化、無線連接和小型化是我們現在和不久的將來要關注的技術。需要測力產品和服務的OEM廠商需要經驗豐富、知識淵博的供應商來跟上變化。
　　作者：Keith Skidmore ， Interface 的區域銷售總監。
　　編譯：梟梟

力的測量傳感器：測力傳感器

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測力傳感器
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。
由一個或多個能在受力后產生形變的彈性體，和能感應這個形變量的電阻應變片組成的電橋電路（如惠斯登電橋），以及能把電阻應變片固定粘貼在彈性體上并能傳導應變量的粘合劑和保護電子電路的密封膠等三大部分組成測力傳感器。
中文名
測力傳感器
材    質
鋁合金、合金鋼及不銹鋼
材質特點
形變一致及形變恢復，防腐性能
影響因素
彈性體的蠕變及傳感器溫度
目錄
1
工作過程
2
材料
3
穩定性的因素
4
處理工藝
測力傳感器工作過程
編輯
語音
在受到外力作用后，粘貼在彈性體的應變片隨之產生形變引起電阻變化，電阻變化使組成的惠斯登電橋失去平衡輸出一個與外力成線性正比變化的電量電信號。
[1]
測力傳感器材料
編輯
語音
彈性體的材料測力傳感器彈性體材料，一般選用金屬材質，可選用的材質大部分為鋁合金材質、合金鋼材質及不銹鋼材質。合金材質既有剛度保證形變一致及形變恢復，又有良好的耐候防腐性能。彈性體的主要要求就是能夠精確傳遞受力信息并保持在相同受力時的形變一致性和完全復位性。應變片及電阻元件材料電阻應變片的組成復雜，是復合型制造產品，應變片的基材和應變銅質的組合千變萬化，根據其應變要求，目前，大約有近千種產品。一般，基材采用高分子薄膜材料，應變材質為高純度康銅。基材上的康銅通過光學處理后刻蝕不同感應形變的電阻柵絲。因此，電阻應變片的品質不僅與基材材質和復合的金屬純度有關，而且與復合工藝、刻蝕技術及工藝、刻蝕化學材料及后處理工藝和材料等等因素相關。貼片粘合劑的材質電阻應變片貼片用粘合劑主要采用雙組分高分子環氧系列粘合劑，高分子化學產品的性能與各個組分的物理及化學指標密切相關，如純度、分子鏈的結構和大小、儲存時間、組分的配比、分子改性、混合方式、混合熟化使用時間、固化時間、固化溫度、助劑及百分比等因素。密封膠的材質在焊接技術及設備不充分的測力傳感器初期階段，均采用專用硅橡膠密封膠系列。硅橡膠具有長期化學穩定性，因此，防腐、防潮、耐老化、絕緣等各項性能優異，長期以來一直是所有密封膠的首選產品。測力傳感器的導線材質導線依然是測力傳感器組成的一部分，測力傳感器導線的金屬材質，由于家庭電器的電線使用，質量差異都有切身體會。畢竟導線是橋路供電、信號輸出、長線激勵電壓補償的通路，鍍銀線肯定比銅線傳導效果好，銅線肯定比鋁線傳導效果好，其作用不言而喻。隨著，各種高頻、無線電波等越來越多的干擾，測力傳感器的優良屏蔽也是保護信號穩定的重要方法。另外，環境侵蝕、蟲鼠侵害、防火阻燃等也需要傳感器保護層的材料防腐防蟲防火防爆，甚至需要采用鎧甲保護、套管防護等方法。導線密封材料及方式測力傳感器的每個組成部分都會影響傳感器最終的技術性能，一些測力傳感器僅僅采用簡單固定的方式避免傳感器導線的移動而損傷傳感器的電子電路固定，一些傳導距離很短的測力傳感器甚至僅僅依靠膠封固定。但較大體積、重量較大的測力傳感器，如果沒有適當導線固定或密封的方式，就是測力傳感器最易產生故障的瓶頸。特別是加裝密封頭固定導線時，緊固件的材質及緊固力度也會給測力傳感器的最終技術性能帶來影響。觀察者發現，很少有使用緊固件安裝使用密封粘合劑的，這樣可以避免依靠緊固力固定帶來的殘余應力，也不會由于緊固力不足而產生泄露的問題。
[1]
測力傳感器穩定性的因素
編輯
語音
影響測力傳感器穩定性的因素較多，歸納起來主要有：1、測力傳感器的結構測力傳感器的彈性元件、外殼、膜片及上壓頭、下壓墊的設計，都必須保證受載后在結構上不產生性能波動，或性能波動很小，為此在測力傳感器設計時，應盡量作到應變區受力單一，應力均勻一致；貼片部位最好為平面；在結構上保證具有一定的抗偏心載荷和側向載荷的能力；安裝力遠離應變區，測量時應避免載荷支承點的位移。盡管測力傳感器屬于裝配制造產品，但為了保證具有最佳技術性能和長期穩定性，盡可能將它設計成一個整體結構。2、彈性元件的金屬材料彈性元件的金屬材料對測力傳感器的綜合性能和長期穩定性起關鍵作用。應選擇強度極限和彈性極限高，彈性模量的時間、溫度穩定性好，彈性滯后小，機械加工和熱處理產生的殘余應力小的材料。有資料表明:只要材料淬火后的塑性好，它在機械加工和熱處理后的殘余應力就小。還要特別重視彈性模量隨時間的穩定性，要求在測力傳感器使用壽命期間內材料的彈性模具不發生變化。3、機械加工與熱處理工藝彈性元件在機械加工過程中，由于表面變形的不均勻產生較大的殘余應力，切削用量越大，殘余應力就越大，磨削加工產生的殘余應力最大。因此應制訂合理的加工工藝和規定適當的切削用量。彈性元件在熱處理過程中，由于冷卻溫度不均勻和金屬材料相變等原因，在芯部和表層產生方向不同的殘余應力，其芯部為拉應力，表層為壓應力。必須通過回火處理工藝，在其內部產生方向相反的應力，與殘余應力相互抵消，減少殘余應力的影響。4、電阻應變計與應變粘結劑電阻應變計應具有最佳性能，要求靈敏系數穩定性好，熱輸出小，機械滯后和蠕變小，應變量為1000×10-6時疲勞壽命可達108，電阻值偏差小，批次質量均一性好等。應變粘結劑應具有粘結強度大，抗剪強度高；彈性模量較大且穩定；電絕緣性能好；具有與彈性元件相同或相近的熱膨脹系數；蠕變和滯后小；固化時膠層體積收縮小等。粘貼電阻應變計時一定要嚴格控制膠層厚度，因為粘結強度隨膠層厚度的增加而降低。這是由于薄的膠層需要更大的應力才能變形，不易產生流動和蠕變，界面上的內應力很小，產生氣泡和缺陷的幾率也比較小，應變傳遞性能好，只要防護密封合理就可達到較高的穩定性水平。5、制造工藝流程應變式測力傳感器的工作原理和總體結構決定了，在生產工藝流程中有些工序必須手工操作，人為的因素對測力傳感器的質量影響較大。因此必須制訂科學合理并可重復的制造工藝流程，并在其中增加電子計算機控制的自動化或半自動化工序，盡量減少人為因素對產品質量的影響。6、電路補償與調整應變式測力傳感器屬于裝配制造，貼片組橋后就形成了產品，由于內部不可避免的產生一些缺陷和外界環境條件的影響，測力傳感器的某些性能指標達不到設計要求，因此必須進行各項電路補償與調整，提高測力傳感器本身的穩定性和對外部環境條件的穩定性。完善而精細的電路補償工藝，是提高測力傳感器穩定性的重要環節。7、防護與密封防護與密封是測力傳感器制造工藝流程中的要害工序，是測力傳感器耐受客觀環境和感應環境影響而能穩定可靠工作的根本保障。如果防護密封不良，粘貼在彈性元件上的電阻應變計及應變粘結劑膠層，都會吸收空氣中的水分而產生增塑，造成粘結強度和剛度下降，引起零點漂移和輸出無規律變化，直至測力傳感器失效。因此有效的防護密封是測力傳感器長期穩定工作的根本保證，否則將使各項工藝成果前功盡棄。8、穩定性處理 （人工老煉試驗）提高測力傳感器的穩定性除處理好上述各種因素的影響外，最重要的途徑就是采取各種技術措施和工藝手段，模擬使用條件進行有效的人工老練試驗，盡量多的釋放殘余應力使其性能波動減至最小。
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測力傳感器處理工藝
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由于彈性元件在毛坯鍛造、機械加工、熱處理、表面打磨、電阻應變計粘貼和加壓固化等工藝過程中產生各種殘余應力，隨著時間和使用條件的變化不斷松弛釋放，而造成測力傳感器的性能波動，主要表現在零點和靈敏度不穩定。為使測力傳感器在生產過程中渡過初始不穩定期，采用工藝手段模擬各種使用條件進行試驗，使其盡快穩定的工藝稱為穩定性處理，也稱人工老煉試驗。測力傳感器釋放殘余應力的穩定性處理方法，除制造工藝流程中常用的溫度老化和電老化處理外，主要有兩種方法，即熱處理法和機械法。1、熱處理法多應用于鋁合金測力傳感器，在毛坯加工成彈性元件后進行，主要有反淬火法、冷熱循環法和恒溫時效法。（1） 反淬火法國內也稱深冷急熱法。將鋁合金彈性元件置于-196℃的液氮中，保溫12小時后，迅速用新生的高速蒸汽噴射或放入沸水之中。因深冷與急熱產生的應力方向相反而相互抵消，達到釋放殘余應力的目的。試驗表明，采用液氮———高速蒸汽法可降低殘余應力84%，采用液氮———沸水法可降低殘余應力50%。（2） 冷熱循環法冷熱循環穩定性處理工藝為- 196℃×4小時/190℃×4小時，循環3次，可使殘余應力下降90%左右，并且組織結構穩定，微量塑性變形抗力高，尺寸穩定性好。釋放殘余應力的效果如此明顯，一是因為加熱時原子熱運動能量增加，點陣畸變減小或消失，內應力下降，上限溫度越高，原子熱運動越大塑性越好，越有利于殘余應力釋放。二是因為冷熱溫度梯度產生的熱應力與殘余應力相互作用，使其重新分布而獲得殘余應力下降的效果。（3） 恒溫時效法恒溫時效即可消除機械加工產生的殘余應力，又能消除熱處理引入的殘余應力。LY12硬鋁合金在200℃高溫下恒溫時效時，殘余應力釋放與時效時間關系表明，保溫24小時，可使殘余應力下降50%左右。2、機械法機械法穩定性處理，多在測力傳感器電路補償與調整和防護密封后，基本形成產品時進行。主要工藝有脈動疲勞法、超載靜壓法和振動時效法。（1） 脈動疲勞法將測力傳感器安裝在低頻疲勞試驗機上，施加上限為額定載荷或120%額定載荷，以每秒3～5次的頻率進行5000～次的循環。可有效的釋放彈性元件、電阻應變計、應變粘結劑膠層的殘余應力，提高零點和靈敏度穩定性的效果極為明顯。（2） 超載靜壓法理論上適用于各種量程，但在實際生產中以鋁合金小量程測力傳感器應用較多。其工藝是：在專用的標準砝碼加載裝置中或簡易的機械螺旋加載設備上，對測力傳感器施加125%額定載荷，保持4～8小時，或施加110%額定載荷，保持24小時，兩種工藝都可以達到釋放殘余應力，提高零點和靈敏度穩定性的目的。由于超載靜壓工藝所用設備簡單，成本低，效果好，為鋁合金測力傳感器制造企業廣泛采用。（3） 振動時效 （Vibratory Sterss Reliering） 法將測力傳感器安裝在額定正弦推力滿足振動時效要求的振動臺上，根據稱重傳感器的額定量程估算頻率，來決定施加的振動載荷、工作頻率和振動時間。共振時效比振動時效釋放殘余應力的效果更好，但必須測量出測力傳感器的固有頻率。振動時效和共振時效工藝的特點是：能耗低，周期短，效果好，不損壞彈性元件表面，而且操作簡單。振動時效的機理，目前尚無定論。國外專家提出的理論和觀點有：塑性變形理論、疲勞理論、晶格錯位滑移理論、能量觀點及材料力學觀點等。只是作出了不同程度的解釋，但都沒有充分的、有說服力的、權威性的試驗證明。這些理論和觀點往往是相互交叉的，所以可認為振動時效的機理是一個復雜的過程。經過振動時效的試驗研究，有些專家傾向于用材料力學的重復應力過載的觀點，解釋振動時效的機理。即作用在彈性元件上的振動應力與其內部的殘余應力相互作用，使殘余應力松弛并釋放。
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參考資料
1.

沈力 基于TEDS的智能測力傳感器介紹 衡器 2017-03-15
2.

孫惠穎 測力傳感器的穩定性及其優化工藝 衡器 2017-06-15