新型应变计在力传感器中的应用

汉海霞 唐敬阳

摘 要：目前四十四所传感器生产使用某电测公司X系列的应变计，该应变计价格较贵，随着传感器的需求量日渐增加，形成了较高的生产成本。为此联系试用某公司生产的胺类聚合物薄膜Y系列应变计，经试验验证，基本证实新应变计在首批试件产品的生产中，均能够达到传感器各项技术指标的要求，达到了保证产品质量的前提下，降低成产成本的目的。

关键词：新型应变计；传感器；应用

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0043-03

1 概 述

随着四十四所传感器延伸产品，特别是计重衡器新产品的开发及应用领域的不断扩大，应变式力传感器的需求量日渐增加。

目前传感器的生产过程通行使用某电测公司X系列的应变计，该应变计价格较贵，形成了较高的生产成本。

为此生产车间的工艺人员一直关注应变计行业的新技术动向，一年来通过在行业中的了解，与上海某电测技术有限公司接洽，联系试用其生产的胺类聚合物薄膜Y系列应变计，以达成在保证产品质量的前提下，使用价格便宜的应变计，降低生产成本的目的。

2 新型应变计情况

该系列Y应变计以特殊胺类聚合物薄膜形成基底，通过特殊热层压技术与金属敏感材料粘接。

优点：基底厚度均匀，剥离强度与弹性模量高，防潮效果好、耐化学腐蚀性好、具有较高的耐热性，价格比现行使用的X系列应变计价格便宜近一半。制造商已将其产品打入国内产量最大公司的部分原有客户，在进行了约一年的使用后，经了解其质量表现优异。

3 试验验证

负责实施此项目的工艺人员对传感器应变计测试系统特性及构成器件原理的分析，针对新应变计特点，设计了以下实验验证方案：

第一步，选择性能良好，结构优越，生产制造质量稳定多年的典型的传感器弹性体作为验证的基准模型，并按贴片区域特征细分为柱式、桥式（平面贴片）和轮辐（曲面贴片）两种模式，分别交叉选用Y系列应变计中不同型号的样片进行贴片。过程中注意对其操作性与原有应变计进行比较，确认其操作可行性、简易性和可靠性。

第二步，正常贴片完成，按常规老化程序老化，尽快使其电气特征值稳定可测量后，安排对试验件的装调过程进行工艺跟踪试验，分时漂、温飘、绝缘、力学性能（满输出、灵敏度、非线性、滞后、重复性）、特征值的稳定性等项目进行，观察记录了各项技术指标。

通过共计三个月时间对传感器特性指标不断测试和分析对比，基本证实新应变计在首批试件产品的生产中，均能够达到传感器各项技术指标的要求，为批量化生产提供了可靠的依据和保证。

3.1 小批量试件试验

①2014年11月选用两组不同型号的应变片、 在某型号方梁柱式传感器两套（0.1级，结构成熟），进行正常贴片（8片），其中试件1587#贴有应变片型号为Y（AA）的应变片，在试件2612#贴有应变片型号为Y（BB）另一种应变片。

该两试件正常接桥后未进行任何补偿、未保护，室温常态放置，从2014年5月8日起，进行时、温飘测试，性能测试，经过测试100%满足传感器的技术指标要求；结果见表1。

长期性能测试，见表2和表3。

②2014年5月15日选用型号为Y（BB）的应变片、 在型号传感器两套（0.05级，结构成熟），进行正常贴片（8片），按照正常装配工序操作进行时、温飘测试，跟踪观察各种状态下性能测试。结果见表4。

稳定性测试见表5和表6。

③2014年5月选用型号为Y（HA）的应变片、某型号传感器13套（0.05级，结构成熟），进行正常贴片（8片），按照正常装配工序操作进行时、温飘测试，跟踪观察各种状态下性能测试。结果如下：

接桥后时、温飘测试、性能测试（共13组，选择5组，见表7。

状态适应性性能测试（共13组，选择5组，）见表8。

3.2 批量对比试验

结合生产实际情况，选用材质相同、外形结构相同的同一批机加弹性体作为样件，分别选用X系列和Y系列应变计，采用相同的操作方法，进行贴片、装配生产的全过程的稳定性跟踪，对数据分析对比，共300组，分别选择2组，见表9和表10。

3.3 试验结论

①室温下测试，零点漂移达可到传感器0.03级的技术指标要求。

②温度性能测试，热零点偏移试验偏移值小、回零值小，达到传感器测试技术指标要求。

③稳定性和状态适应性测试，满量程偏差小、各项性能指标达到传感器设计要求（按弹性体设计指标不同）。

④传感器的绝缘电阻达到8 000 MΩ以上，满足0.03级（> 5 000 MΩ）绝缘电阻的指标要求。

⑤贴片操作性：通过与生产人员沟通，确认其操作性良好，与原有器件区别不大，可大批应用而不会造成其它不良影响。

通过以上对比试验，经过跟踪观察、检测和分析，证明该新型应变计在首批中试试件产品的生产中使用，产品质量合格率达到100%，为批量化生产提供了可靠的技术保证。

4 结 语

通过试验验证，选用的新型应变片能达到传感器设计的各项性能指标要求，传感器中试产品应用中已达到了预期的效果，能适用于目前生产的各类传感器产品。

4.1 降低成本

对新旧型应变片进行材料成本对比，结果，见表11。

据结果分析可知，使用相同数量的Y系列应变片材料成本节约近40%～50%，从而很大的降低了传感器的生产材料成本。

4.2 性能指标达到要求

选用该种新型应变片（Y系列）可替代原使用的应变片（X系列），贴片过程操作性正常，各项性能指标满足设计要求，能确保稳定可靠产品的质量，可进行下一步生产应用。

参考文献：

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