稱重傳感器彈性體：稱重傳感器彈性體材料關鍵技術研究及應用

摘要：

彈性體是應變式稱重傳感器核心元件,彈性體的滯彈性能影響傳感器精度和計量性能,是傳感器設計中的關鍵技術.彈性體滯彈性研究是開發高精度稱重傳感器的必由之路.本文首次采用配以高精度溫箱和加載裝置的雙頻激光干涉測試系統,納米尺度量化研究了17-4PH鋼滯彈特性,該測試系統精度達到0.1nm.采用應變式傳感器設計原理,定性研究了不同亞結構40CrNiMo鋼滯彈行為.結合透射電鏡,內耗測試,數值模擬和X衍射等技術系統研究了17-4PH鋼和40CrNiMo鋼彈性體滯彈特性.分析了2Cr13鋼彈性體易開裂失效的原因,并解決了困擾2Cr13鋼彈性體工程應用問題.論文主要工作和成果如下: 研究了17-4PH鋼彈性體測試間隔時間對滯彈性能的影響.結果表明,測試間隔時間約低于12分鐘,17-4PH鋼彈性體滯后和回零值無變化,間隔時間大于12分鐘,彈性體滯后和回零隨測試等待時間延長而增加.分析認為,溶質原子應力感生有序是造成17-4PH鋼滯后和回零隨測試等待時間變化的根本原因,應力感生有序造成的滯后占到17-4PH鋼滯后的4～7%.磁場影響17-4PH鋼滯彈性,磁飽和彈性體滯后比未經磁化處理彈性體滯后低20～30%,部分磁化彈性體滯后要高于未磁化彈性體的滯后.分析認為,磁飽和彈性體無磁彈性內耗產生(磁致伸縮及其逆效應),從而降低滯后;部分磁化彈性體內部可能形成宏觀渦流損耗,導致滯后增大.研究了相同固溶處理,不同時效工藝17-4PH鋼滯彈行為.結果表明,固溶態(不時效)17-4PH鋼具有突出大滯彈,尤其是彈性蠕變.相同硬度條件下,低溫時效試樣滯彈性能好于高溫時效試樣,過時效增大17-4PH鋼滯彈,17-4PH鋼的硬度和滯彈性能呈非線性關系.分析認為,17-4PH鋼強化源于基體中彌散析出的Cu粒子,時效溫度升高,Cu粒子尺寸變大,彌散度下降,基體位錯密度降低,回復特征明顯,從而滯彈性變差.加載應力和測試溫度對彈性體滯彈性能有顯著影響,彈性蠕變和蠕變恢復值同步變化,它們和滯后隨加載應力增大,測試溫度升高而變大.應力對滯后的影響明顯大于溫度對滯后的影響.彈性體滯彈性的絕對變化量和相對變化量無對應關系.17-4PH鋼內耗測試表明,內耗隨著應變振幅增加和溫度上升而變大,動態模量與內耗變化方向相反,內耗大小與滯彈性具有相似的變化趨勢,試樣在低于10~(-6)應變即產生內耗和滯后.研究了17-4PH鋼固溶后,時效前的預形變對彈性體滯后的影響,結果表明,預形變方向與彈性體測試同向則降低滯后,反向則增加滯后,該現象和包申格效應有關. 研究了相同淬火溫度,不同回火亞結構40CrNiMo鋼滯彈特性.結果表明,回火屈氏體滯彈性能最好,回火馬氏體和回火索氏體滯彈較差.分析認為,低溫回火組織中約4.1%沿界面分布的殘余奧氏體,以及組織中存在較大殘余拉應力和不穩定組織降低了回火馬氏體滯彈性能.中溫回火時,淬火形成的孿生組織和殘余奧氏體轉變基本結束,淬火拉應力消除,回火屈氏體組織具有優良滯彈性能.高溫回火組織強度低,碳化物粗化導致回火索氏體較差的滯彈性能.研究了不同熱處理工藝,相同熱處理硬度(44～46HRC)時40CrNiMo鋼滯彈特性.結果表明,等溫淬火下貝氏體組織滯彈性最優,亞溫淬火和高溫淬火均不利于滯彈性能.亞溫淬火組織中沿晶未溶鐵素體增大彈性體滯彈性.高溫淬火粗大組織降低了相界面積,晶界滑移阻力下降,增大滯彈.下貝氏體由條狀鐵素體和彌散均勻分布的短桿狀碳化物組成,彌散均布碳化物以及組織中殘余壓應力是下貝氏體具有最佳滯彈性能的主因. 研究表明,2Cr13鋼應力腐蝕開裂傾向較大,原420℃回火工藝處于2Cr13鋼敏化溫度和回火脆性區.在270～420℃回火區間,2Cr13鋼應力腐蝕抗力隨回火溫度升高顯著降低,應力腐蝕開裂敏感性指數由300℃回火時的9.2%上升到420℃回火時的71.8%.在270～420℃回火區間,隨回火溫度升高,2Cr13鋼強度略微增加,沖擊性能顯著降低,滯后略微減小.彈性體表面Ni-P鍍層內存在約150MPa拉應力,Ni-P鍍顯著降低2Cr13鋼應力腐蝕抗力.噴丸強化在工件表面誘導650MPa壓應力,極大提高2Cr13鋼應力腐蝕開裂抗力.

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稱重傳感器彈性體：稱重傳感器的工作原理圖

原標題：稱重傳感器的工作原理圖

/// 專 業 的 工 業 傳 感 與 測 量 搜 狐 號 ///

稱重傳感器作為一種典型的傳感器，其原理將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。稱重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等8類，以電阻應變式使用最廣。

因此，我們以電阻應變式稱重傳感器為例，來跟大家分享稱重傳感器的工作原理及原理圖。

電阻應變式稱重傳感器的工作原理圖（如圖一、圖二）

在測量過程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會引起塑性變形。

應變 （正向和負向） 通過安裝在彈性體上的應變片轉換為電子信號。最簡單的彎曲梁稱重傳感器只有一個應變片。通常，彈性體和應變片通過多種方式來結合，例如，外殼，密封部件等來保護應變片。

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稱重傳感器彈性體：稱重傳感器的常用材料

原標題：稱重傳感器的常用材料

稱重傳感器性能的優劣非常大水平上在于生產制造材料的挑選。下邊我給大伙兒介紹一下稱重傳感器的常見材料都有哪些，有必須的閱讀者能夠進去看一下。

稱重傳感器材料包含下列好多個一部分：應變片材料、彈性體材料、貼片式黏合劑材料、密封劑材料、引線密封性材料和引線材料。

應變片和電阻器元器件材料

應變片是稱重傳感器的磁感應一部分，它將外力的大小轉換為電力學量輸出，是感應器最重要的構成部分，常見的應變片板材選用高分子材料塑料薄膜材料，應變力材料一般為高純康銅 。應變片的性能不僅與板材和康銅純凈度相關，還與生產制造加工工藝相關。提升 加工工藝技術實力也是改進感應器性能一個很重要的層面。

彈性體材料

稱重傳感器彈性體的功效是傳送外力作用，它務必具備在遭受同樣力尺寸的情況下，造成變形一樣，由于應變片就黏貼在彈性體上邊，彈性體的變形便是應變片的變形；與此同時它還須具備校準性，在外力作用消退的情況下，能夠全自動校準。彈性體材料一般挑選各種各樣金屬材料，關鍵有鋁合金型材、不銹鋼板和碳素鋼這些。

貼片式黏合劑材料

貼片式黏合劑是把應變片和彈性體緊緊固定不動在一起，使他們造成的變形始終一致。不難看出，貼片式黏合劑也是一個關鍵構件。二十一世紀初，應用叫多的貼片式黏合劑是組份高分子材料環氧樹脂系列產品黏合劑。二十一世紀初，它的性能與它本身的純凈度、混和方法、存儲時間、干固方法、干固時間等關聯非常大，在應用以前按要細心看它的詳解。

密封劑材料

初期的稱重傳感器密封性都選用密封劑，之后因為生產技術的發展趨勢，用焊接工藝能夠提升 巨大感應器的可靠性和使用期限。盡管二十一世紀初許多選用了焊接工藝，可是一些關鍵位置還需擦抹一些密封劑。密封劑一般都選用硅橡膠，硅橡膠具備可靠性好的優勢，能夠防水、耐腐蝕，絕緣層性能也很好。

引線密封性和引線材料

感應器輸出引線如果不固定不動得話，會產生毀壞或松脫，造成 數據信號不穩定或沒有輸出。二十一世紀初感應器輸出都選用射頻連接器的方法，射頻連接器的材料和擰緊幅度也會給輸出產生危害。最好是選用射頻連接器跟密封劑相互配合應用。內部引線也必須固定不動，避免 其四處挪動。引線的品質也很重要，其材料性能從高到低的順序排列先后為鍍金、銅心線和鋁錢。假如周邊高頻率數據信號、電磁波影響比較嚴重得話，還需選用屏蔽雙絞線；在腐蝕自然環境和易燃易爆物品場所則必須選用防腐蝕防阻燃性和防爆型電纜線，另加防水套管開展維護。返回搜狐，查看更多

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稱重傳感器彈性體：稱重傳感器的彈性體的制作方法

專利名稱：稱重傳感器的彈性體的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種稱重傳感器的彈性體，屬于電子衡器技術領域。
背景技術：
在工業場合，隨著生產效率的不斷提高，對稱重的要求也越來越高， 傳統的靜態稱重己經不能適應現代工業高速、高效的要求，迫切需要解決 在動態場合的高精度稱重問題。動態場合下，稱重傳感器會受到更多的振 動、沖擊、擠壓、扭轉等影響，因此對稱重傳感器的自身保護提出了更高 的要求。而目前公開的稱重傳感器由于缺乏保護，造成了稱重傳感器很快 損壞。尤其在小容量的稱重應用中，由于小容量的稱重傳感器敏感梁更薄， 在這種動態環境下就更容易損壞。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單，能實現動態下稱重安全保護 的稱重傳感器的彈性體。
本實用新型為達到上述目的的技術方案是 一種稱重傳感器的彈性體, 包括固定部分和應變部分，應變部分包括應變孔、應變梁和位于兩應變梁 之間的變形槽孔，其特征在于所述位于應變部分的變形槽孔處具有兩個 限位孔，限位孔的軸線與應變梁的軸線呈90。 ±5° ，限位孔的前端延伸進 入固定部分并與變形槽孔相交，銷軸安裝在限位孔內，銷軸與固定部分的 限位孔緊密配合，銷軸與應變部分的限位孔為間隙配合，且單邊間隙在
0.05 1.5 mm之間。
本實用新型在彈性體的應變部分上設有兩個軸銷，該軸銷的軸線與應 變梁的軸線呈90。 ±5°設置，由于該兩軸銷的一端與彈性體固定部分緊密 封配合，將軸銷可靠地連接在彈性體的固定部分，而部分軸銷與應變部分 的彈性體存在間隙，使應變部分的彈性體與軸銷的另一部分形成一個保護 間隙，結構簡單、可靠，當彈性體承受到來自水平方向的任何方向的水平 力及垂直方向的向上或向下的力時，可通過該銷軸來限制彈性體的變形量，
減小彈性體沖擊后的變形。本實用新型的彈性體不僅在垂直受力方向上同 時具有上、下限位作用，而且能夠有效抵抗水平力，實現了多方向的保護， 具有優良的抗扭性能，能實現動態下稱重的安全保護，適用于在動態場合 下的快速稱重計量。以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是圖1的A—A剖視結構示意圖。 圖3是本實用新型的另一種結構示意圖。
其中1—電纜線，2—電纜接頭，3—彈性體，31—固定部分，32—應 變部分，33—應變孔，34—變形槽孔，35—應變梁，36—限位孔，4—線路 板，5_銷軸，6—應變片。
具體實施方式
見圖1、 2所示，本實用新型稱重傳感器的彈性體，包括固定部分31 和應變部分32，固定部分31安裝有線路板4，彈性體3的外部還安裝有電 纜接頭2，與線路板4連接的電纜線1穿出電纜接頭2，彈性體3的固定部 分31還具有螺紋孔，通過緊固件將彈性體固定在基座上。見圖1所示，本 實用新型的應變部分32包括應變孔33、應變梁35和位于兩應變梁35之間 的變形槽孔34，見圖2所示，該兩個變形槽孔34為中部開槽的梅花形槽孔， 或如圖3所示，兩個變形槽孔34為相等的槽寬的槽 L，在位于應變部分32 的兩變形槽孔34處設有兩個限位孔36，該限位孔36的軸線與應變梁35的 軸線呈90° ±5° ，限位孔36的前端延伸進入固定部分31，且限位孔36 與變形槽孔34相交，銷軸5安裝在限位孔36內，銷軸5與固定部分31的 限位孔緊密配合，銷軸5與應變部分32的限位孔為間隙配合，且單邊間隙 在0.05 1.5 mm之間。本實用新型的限位孔36為圓孔或四邊以上的等邊多 邊形孔，限位孔兩側的孔徑相等或不等，而銷軸5為圓柱銷或四邊以上的 等邊多邊形柱銷，該軸銷5可以等徑或階梯形，位于應變部分32的限位孔 內的銷軸5后端面與變形槽孔34的外端面之間的距離在2 mi以上，銷軸5 部分與彈性體3的固定部分31連接，因此可使銷軸5位于應變部分32的 該保護間隙對彈性體3進行保護，實現動態下稱重的安全保護。
權利要求1、一種稱重傳感器的彈性體，包括固定部分(31)和應變部分(32)，應變部分(32)包括應變孔(33)、應變梁(35)和位于兩應變梁之間的變形槽孔(34)，其特征在于所述位于應變部分(32)的變形槽孔(34)處具有兩個限位孔(36)，限位孔(36)的軸線與應變梁(35)的軸線呈90°±5°，限位孔(36)的前端延伸進入固定部分(31)并與變形槽孔(34)相交，銷軸(5)安裝在限位孔(36)內，銷軸(5)與固定部分(31)的限位孔緊密配合，銷軸(5)與應變部分(32)的限位孔為間隙配合，且單邊間隙在0.05～1.5mm之間。
2、 根據權利要求1所述稱重傳感器的彈性體，其特征在于所述的 限位孔(36)為圓孔或四邊以上的多邊形孔，銷軸(5)為圓柱銷或四邊 以上的多邊形柱銷。
3、 根據權利要求1所述的稱重傳感器的彈性體，其特征在于所述 位于應變部分(32)限位孔內的銷軸(5)的后端面與變形槽孔(34)的 外端面之間的距離在2 mm以上。
專利摘要本實用新型涉及一種稱重傳感器的彈性體，屬于電子衡器技術領域。包括固定部分和應變部分，應變部分包括應變孔、應變梁和位于兩應變梁之間的變形槽孔，所述位于應變部分的變形槽孔處具有兩個限位孔，限位孔的軸線與應變梁的軸線呈90°±5°，限位孔的前端延伸進入固定部分，且限位孔與變形槽孔相交，銷軸安裝在限位孔內，銷軸與固定部分的限位孔緊密配合，銷軸與應變部分的限位孔為間隙配合，且單邊間隙在0.05～1.5mm之間。本實用新型的彈性體不僅在垂直受力方向上同時具有上、下限位，而且能夠有效抵抗水平力，實現了多方向的保護，具有優良的抗扭性能，實現動態下稱重的安全保護，適用于在動態場合下的快速稱重計量。
文檔編號G01G23/00GKSQ
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月8日 優先權日2008年7月8日
發明者湯建華, 錢衛華 申請人:梅特勒-托利多(常州)精密儀器有限公司;梅特勒-托利多(常州)測量技術有限公司;梅特勒-托利多(常州)稱重設備系統有限公司