IFM傳感器后端信號(hào)處理方法介紹

    IFM傳感器后端信號(hào)處理方法介紹
    一般給的參數(shù)只有傳感器的的技術(shù)參數(shù)，包括的量程，靈敏度，精度指標(biāo)，還有接線定義，那么對(duì)于一個(gè)沒(méi)有使用過(guò)測(cè)力傳感器的使用者來(lái)說(shuō)，如何做后期信號(hào)處理？這是一個(gè)需要學(xué)習(xí)的問(wèn)題；先，我們需要了解的是傳感器的原理，應(yīng)變式傳感器的原理一般是惠斯登電橋，從傳感器的出廠標(biāo)定證書(shū)上的接線定義可以知道他的橋路需要如何供電，是多少輸對(duì)應(yīng)滿量程；舉例說(shuō)明某傳感器的參數(shù)如下：量程: 1000N靈敏度：2.0mV/V輸出定義：【激勵(lì)正： 紅線 激勵(lì)負(fù)：黑線 信號(hào)正：綠線 信號(hào)負(fù)：白線；】大供電電壓：15Vdc（10Vdc）先我們簡(jiǎn)單計(jì)算一下，如果給傳感器供電為10V，那么其對(duì)應(yīng)滿量程輸出為；10V*2.0mV/V=20mV    @1000N即在10V供電情況下，綠白兩線輸出的信號(hào)若為20mV，就說(shuō)明傳感器本身受力1000N，此為傳感器的輸出信號(hào)和力值的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系；此時(shí)我們要用該測(cè)力傳感器，應(yīng)該如何使用呢?先要給他供電，按照10V，給紅黑兩根線供電，紅線10V 黑線0V如此就需要提供一個(gè)電源，這里需要一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，5V~15V之間都可以滿足；那么問(wèn)題是，很多情況下我們沒(méi)有這種弱電電源模塊，此時(shí)我們就需要介紹傳感器后端的信號(hào)調(diào)理設(shè)備，一般有放大器，二次儀表以及帶有橋路供電端子的采集板卡；
    測(cè)力傳感器穩(wěn)定性的因素較多，歸納起來(lái)主要有：
    1、測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)測(cè)力傳感器的彈性元件、外殼、膜片及上壓頭、下壓墊的設(shè)計(jì)，都必須受載后在結(jié)構(gòu)上不產(chǎn)生性能波動(dòng)，或性能波動(dòng)很小，為此在測(cè)力傳感器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量作到應(yīng)變區(qū)受力單一，應(yīng)力均勻一致；貼片部位為平面；在結(jié)構(gòu)上具有一定的抗偏心載荷和側(cè)向載荷的能力；安裝力遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū)，測(cè)量時(shí)應(yīng)避免載荷支承點(diǎn)的位移。盡管測(cè)力傳感器屬于裝配制造產(chǎn)品，但為了具有技術(shù)性能和穩(wěn)定性，盡可能將它設(shè)計(jì)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
    2、彈性元件的金屬材料彈性元件的金屬材料對(duì)測(cè)力傳感器的綜合性能和穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。應(yīng)選擇強(qiáng)度限和彈性限高，彈性模量的時(shí)間、溫度穩(wěn)定性，彈性滯后小，機(jī)械加工和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小的材料。有資料表明:只要材料淬火后的塑性，它在機(jī)械加工和熱處理后的殘余應(yīng)力就小。還要特別重視彈性模量隨時(shí)間的穩(wěn)定性，要求在測(cè)力傳感器使用壽命期間內(nèi)材料的彈性模具不發(fā)生變化。
    3、機(jī)械加工與熱處理工藝彈性元件在機(jī)械加工過(guò)程中，由于表面變形的不均勻產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，切削用量越大，殘余應(yīng)力就越大，磨削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力大。因此應(yīng)制訂合理的加工工藝和規(guī)定適當(dāng)?shù)那邢饔昧俊椥栽跓崽幚磉^(guò)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(chǎn)生方向不同的殘余應(yīng)力，其芯部為拉應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力。必須通過(guò)回火處理工藝，在其內(nèi)部產(chǎn)生方向相反的應(yīng)力，與殘余應(yīng)力相互抵消，減少殘余應(yīng)力的影響。
    4、電阻應(yīng)變計(jì)與應(yīng)變粘結(jié)劑電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)具有性能，要求靈敏系數(shù)穩(wěn)定性，熱輸出小，機(jī)械滯后和蠕變小，應(yīng)變量為1000×10-6時(shí)疲勞壽命可達(dá)108，電阻值偏差小，批次質(zhì)量均一性等。應(yīng)變粘結(jié)劑應(yīng)具有粘結(jié)強(qiáng)度大，抗剪強(qiáng)度高；彈性模量較大且穩(wěn)定；電絕緣性能；具有與彈性元件相同或相近的熱膨脹系數(shù)；蠕變和滯后小；固化時(shí)膠層體積收縮小等。粘貼電阻應(yīng)變計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格控制膠層厚度，因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)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(yīng)力才能變形，不易產(chǎn)生流動(dòng)和蠕變，界面上的內(nèi)應(yīng)力很小，產(chǎn)生氣泡和缺陷的幾率也比較小，應(yīng)變傳遞性能，只要防護(hù)密封合理就可達(dá)到較高的穩(wěn)定性水平。
    5、制造工藝流程應(yīng)變式測(cè)力傳感器的工作原理和總體結(jié)構(gòu)決定了，在工藝流程中有些工序必須手工操作，人為的因素對(duì)測(cè)力傳感器的質(zhì)量影響較大。因此必須制訂科學(xué)合理并可重復(fù)的制造工藝流程，并在其中增加電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化或半自動(dòng)化工序，盡量減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
    6、電路補(bǔ)償與調(diào)整應(yīng)變式測(cè)力傳感器屬于裝配制造，貼片組橋后就形成了產(chǎn)品，由于內(nèi)部不可避免的產(chǎn)生一些缺陷和外界環(huán)境條件的影響，測(cè)力傳感器的某些性能指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此必須進(jìn)行各項(xiàng)電路補(bǔ)償與調(diào)整，提高測(cè)力傳感器本身的穩(wěn)定性和對(duì)外部環(huán)境條件的穩(wěn)定性。完善而精細(xì)的電路補(bǔ)償工藝，是提高測(cè)力傳感器穩(wěn)定性的環(huán)節(jié)。
    7、防護(hù)與密封防護(hù)與密封是測(cè)力傳感器制造工藝流程中的要害工序，是測(cè)力傳感器耐受客觀環(huán)境和感應(yīng)環(huán)境影響而能穩(wěn)定工作的根本。如果防護(hù)密封不良，粘貼在彈性元件上的電阻應(yīng)變計(jì)及應(yīng)變粘結(jié)劑膠層，都會(huì)吸收空氣中的水分而產(chǎn)生增塑，造成粘結(jié)強(qiáng)度和剛度下降，引起零點(diǎn)漂移和輸出無(wú)規(guī)律變化，直測(cè)力傳感器失效。因此有效的防護(hù)密封是測(cè)力傳感器穩(wěn)定工作的根本，否則將使各項(xiàng)工藝成果前功盡棄。
    8、穩(wěn)定性處理 （人工老煉試驗(yàn)）提高測(cè)力傳感器的穩(wěn)定性除處理上述各種因素的影響外，的途徑就是采取各種技術(shù)措施和工藝手段，模擬使用條件進(jìn)行有效的人工老練試驗(yàn)，盡量多的釋放殘余應(yīng)力使其性能波動(dòng)減小。