微型稱重傳感器面積效應(yīng)影響受壓時彈性元件的剛度連續(xù)增大,而受拉時則剛度連續(xù)減小,這一論點是基于彈性模量保持恒定并與同時發(fā)生的密度變化無關(guān)的假設(shè)。然而,實際上是受壓時彈性模量稍稍增大,受拉時彈性模量稍微減小,結(jié)果使得面積效應(yīng)影響更加嚴重。雖然彈性模量的這種變化很小,以致在一般材料性能試驗中難以檢測出來,但從現(xiàn)代稱重傳感器的準確度等級來說,其影響仍然是顯著的。即使不考慮彈性模量隨應(yīng)力的變化,我們至少可以估算出由于面積變化引起的非線性誤差。當圓柱式彈性元件的軸向應(yīng)變每變化 100με 時,面積變化所引起的非線性約為 0.003%。
微型稱重傳感器
由于彈性元件機械加工、熱處理和粘貼電阻應(yīng)變計等因素影響,稱重傳感器的固有非線性誤差分散較大,不能通過 3 只 ~5 只稱重傳感器進行線性補償試驗,求得線性補償電阻 RL的平均值用于批量生產(chǎn)的線性補償中,必須逐個稱重傳感器進行線性補償。一般線性補償方法為通過經(jīng)驗公式計算出線性補償電阻值,將其增大 10%~15%就是線性補償半導(dǎo)體應(yīng)變計的過補償電阻值。進行線性補償時,只需在線性過補償電阻上并聯(lián)一個金屬膜線性補償精調(diào)電阻,即可精確調(diào)整稱重傳感器的線性補償特性,達到線性補償?shù)哪康摹?/span>
法制計量組織 (OIML) 第 60 號建議 2000 年版之前,主要有兩種方法,其一是端點連線法,即以零點和滿載間所連接的直線作為標準擬合線,此方法直觀、簡便,但定義出的非線性誤差較大。其二是小二乘法求出的直線作為標準擬合線,定義出的非線性誤差較小,故比較合理。一個量程為 24.5t 的 C2P1型稱重傳感器,方法定義的非線性誤差為 0.05%,而用第二種方法定義的非線性誤差只有 0.033%,減少了三分之一。線性補償結(jié)果告訴我們,只有標準模擬合直線選取的科學(xué)合理,才能充分體現(xiàn)線性補償特性。
傳感器靈敏度溫度誤差經(jīng)典的補償方法是,在惠斯通電橋電路的輸入端串聯(lián)一個對溫度敏感的補償電阻 RMt,當環(huán)境溫度升高時 RMt增大,盡管供橋電壓 Ui保持不變,但由于電阻分壓作用,使電橋的實際供橋電壓 UAC減小,從而導(dǎo)致靈敏度減小,這就對因溫度升高彈性模量降低靈敏度增大起到補償作用。因為在靈敏度溫度誤差中,βE起主作用,所以國外常把這項補償稱為模數(shù)補償。
電阻應(yīng)變計敏感柵和基底材料以及制造工藝都一樣,圓環(huán)式結(jié)構(gòu)比圓柱式和剪切梁式結(jié)構(gòu)的靈敏度溫度誤差要小一些,大約小 6%左右。這說明稱重傳感器靈敏度溫度誤差的影響因素,主要是彈性元件材料的彈性模量E,其次是電阻應(yīng)變計靈敏系數(shù)和制造工藝,在相當小的程度上與稱重傳感器彈性元件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。對同一種彈性元件結(jié)構(gòu)而言,只要金屬材料、電阻應(yīng)變計和制造工藝不變,靈敏度溫度誤差的分散度比較小,一般小于 10%,這主要是制造和補償工藝引起的。