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一、引言

隨著各種高分度衡器需求的增多，對傳感器的各項技術(shù)指標(biāo)要求就越來越高，對傳感器的最小檢定分度值的要求越來越高。傳感器零點輸出的穩(wěn)定性，傳感器零點輸出的大小、傳感器在各種溫度條件下要保持長期可靠、穩(wěn)定的零點輸出、并不受外界溫度的影響成為傳感器制作過程中的技術(shù)重點。而要保證傳感器的零點輸出的穩(wěn)定性，主要要從傳感器的制作工藝上做好工作，保證傳感器的零點輸出穩(wěn)定而可靠。本文就傳感器制作過程中對提高Y值的方法提出一些實用的技術(shù)。

二、概述

傳感器在應(yīng)用于稱重系統(tǒng)的時候，由于要與儀表相配套使用，因此需將其零位修正到一定的范圍，否則會增加整個測試系統(tǒng)的誤差，零點輸出的一致性越小，在進(jìn)行調(diào)試時就越方便。同時，由于傳感器在使用時隨時間的變化、環(huán)境溫度的變化，也會引起零點輸出隨時間和溫度變化而變化，這就需要在生產(chǎn)中對傳感器零點進(jìn)行進(jìn)行補償，使其受時間環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的變化最小。

三、零點溫度補償原理及方法

要做好傳感器零點溫補補償，首先須了解影響傳感器零點輸出的原因，傳感器在進(jìn)過貼片、組橋工序后，由于其應(yīng)變計阻值具有一定的分散性，且由于加壓，固化等因素的影響，各橋臂電阻值發(fā)生偏移，傳感器零點輸出就有一定的分散性，需要進(jìn)行相應(yīng)的補償，補償原

U0=U)()(

)(

243214231RRRRRRRRRRsR+×+

×+

× （1）

式中：U0 為傳感器零點實測輸出；

U 為傳感器供橋電壓；

R 為傳感器輸出阻抗阻值；

Rs 為傳感器單邊溫度靈敏度補償電阻；

R1，R2，R3，R4為組成傳感器橋路對應(yīng)橋臂阻值。

由于彈性體、應(yīng)變計、膠粘劑、導(dǎo)線等構(gòu)成傳感器的材料在溫度變化下的曲線各不相同，各種規(guī)格，不同型號的材料的溫度系數(shù)不同。因此，當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時，傳感器各橋路電阻值會隨之發(fā)生相應(yīng)變化，從而產(chǎn)生零點輸出的變化，雖然目前的應(yīng)變計已具有溫度自補償功能，但對高精度傳感器來說，補償效果還并不理想，這就需要在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步補償。

影響傳感器零點溫漂的主要工藝原因：

①在貼片加壓力值過大或加壓力不均勻，加壓力過大或不均勻會造成傳感器零點輸出偏大，膠層厚度不一致會導(dǎo)致傳感器零點溫漂值偏大；

②傳感器在組橋時橋路的不對稱，也就是說傳感器各橋路中使用的導(dǎo)線長度不一致，各種導(dǎo)線

在溫度場下的電阻阻值變化會導(dǎo)致零點溫漂值大；

③溫漂測試系統(tǒng)誤差帶來的傳感器溫漂值過大；

④補償操作時焊接方法、焊接質(zhì)量的影響。

針對以上原因，要提高零點溫度補償?shù)馁|(zhì)量，首先要控制好補償前的各工序質(zhì)量，提高自補償?shù)暮细衤�，其次是要對傳感器高低溫零點輸出進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，最后才是采用有效的補償方法，提高傳感器的零點溫度性能。需要從以下幾方面作好工作：

第一，從傳感器的貼片工序首先應(yīng)選擇好的應(yīng)變計，并控制好傳感器的貼片加壓力的大小，按照應(yīng)變計產(chǎn)品的指標(biāo)，進(jìn)行0.3Mpa的加壓力值控制，加壓力大會引起應(yīng)變計阻值變化大，造成橋路的不對稱；加壓值過小，則會造成傳感器加載不回零。使用有彈性補償?shù)膴A具，并對力值進(jìn)行精確控制，提高貼片加壓質(zhì)量。

第二，影響傳感器零點輸出的另一工藝原因就是傳感器組橋時組橋線的不對稱。由于傳感器組橋用的各種導(dǎo)線，其線徑很細(xì)，在溫度場下阻值變化比較敏感，不管是使用漆包線還是塑膠線，其導(dǎo)線電阻在高低溫下都有一定的變化，所以對稱的布線方法及最短的布線規(guī)則在傳感器的制作中尤為重要。即使是將傳感器的組橋線進(jìn)行拉伸或扭曲變形等，也會影響傳感器的制作質(zhì)量，在大批量生產(chǎn)的情況下，為有效保證傳感器的工藝質(zhì)量，必須將各種傳感器組橋用線的長度進(jìn)行量化，在組橋工藝中將組橋線的長度進(jìn)行規(guī)定，并由專門的人員進(jìn)行加工。

第三，為有效保證補償?shù)馁|(zhì)量，必須有先進(jìn)、可靠、準(zhǔn)確的測試系統(tǒng)進(jìn)行溫漂的測試，才能保證測試結(jié)果的真實性，保證補償精度的提高。只有測試系統(tǒng)準(zhǔn)確、誤差小才能保證檢測的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證補償?shù)馁|(zhì)量。早期的補償測試系統(tǒng)大多采用一臺儀表，通過通道切換的方式進(jìn)行測試，受電源、通道切換電阻的影響較大，檢測結(jié)果會存在較大的差異。而采用一對一的測試方式將是根本的解決辦法，也就是用測試用的數(shù)字模塊，將每一只傳感器用一對一的數(shù)字模塊接入測試系統(tǒng)中，才能保證有準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

對于小量程傳感器的測試，還應(yīng)消除測試環(huán)境對測試結(jié)果的影響，例如傳感器在高低溫箱內(nèi)的放置狀態(tài)、高低溫試驗箱的風(fēng)力大小、高低溫箱的振動都影響測試結(jié)果，必要時還需在高低溫箱停機時進(jìn)行測試。

在傳感器零點溫漂測試系統(tǒng)中，還需排除各種連接件，如導(dǎo)線、接插件的溫度影響，一方面要求各種連接件可靠連接，接觸電阻最小，另一方面需采用六線制進(jìn)行補償，消除電源及導(dǎo)線的影響。

第四，在補償過程中補償絲的焊接方法對補償?shù)馁|(zhì)量也是至關(guān)重要的。在進(jìn)行傳感器的零點補償時，一般采用的是線徑較細(xì)的補償絲，在進(jìn)行補償時，首先需取除補償絲兩端的漆層，取除漆層的方法有使用烙鐵直接燙去層的方法，必須保證補償絲的均勻性，否則會引起零點不穩(wěn)或溫漂不穩(wěn)的現(xiàn)象，另外就是要保證焊點的質(zhì)量。補償絲較長時還需采用雙線纏繞的方法，以消除補償絲之間的電感影響，從而保證補償?shù)姆�(wěn)定性。

通過進(jìn)行各種工藝試驗，并有大量的產(chǎn)品進(jìn)行驗證，上述方法的結(jié)果是可行的，并在補償工序取得了一定的效果，有效的提高了補償?shù)馁|(zhì)量和效率。