日本在称重传感器弹性体材料和加工方面的研究（上）

弹性体材料是称重传感器的重要组成元件，其材料组成及加工方法不仅关系到传感器的性能，而且也关系到降低传感器的成本等问题。本文主要介绍日本在弹性体材料和加工方面的研究。     

电阻应变片式传感器40CrNiMo弹性体的热处理

４０ＣｒＮｉＭｏ是制造测力与称重传感器的常用材料，其热处理工艺对弹性体和称重传感器的性能起着决定性作用。本文将对该种材料弹性体的基本热处理工艺予以介绍。     

新型低矮轮辐传感器

本文介绍了一种新型低矮轮辐式称重传感器,主要由弹性体、应变片、底座、盖板和紧固件组成,通过对弹性体结构以及底座进行设计和优化,大大降低了传感器的外形尺寸,扩大了传感器的应用场合。     

电阻应变片的温度自补偿及其他

电阻应变片也称电阻应变计,简称应变片或应变计。本文从普及的角度。试从应变片热输出的物理概念、应变片温度自补偿的原理、箔材电阻温度系数的选择原则、不同弹性体材料上应变片热输出的估算以及用应变片测定弹性体材料线膨胀系数的方法等相关方面的知识加以简要介绍,以供从事应变片及传感器技术的同仁参考。     

薄膜应变式传感器及其优点

薄膜电阻应变式传感器是近年来出现的一种结构新颖的传感器。它是用真空蒸镀或溅射的方法,将应变电阻材料直接在弹性体表面的绝缘基底材料上制成特定形式的薄膜式敏感栅。通常采用的粘贴方法,将箔式电阻应变片粘贴在弹性体上,其厚度约为50μm。     

集成化微型六维力/力矩传感器的研制

弹性敏感元件是应变式多维力传感器的核心,弹性体机械加工和应变片粘贴的误差成为影响微型多维力传感器测量精度的重要因素。为此设计由一体化结构的弹性体和单片组合式应变片组成的新型弹性敏感元件,弹性体结构简单,机械加工和应变片粘贴精度高。基于DSP的传感器信号处理和智能化电路放置在传感器本体内部,使传感器具有集成化、智能化和微型化的特点。     

称重传感器弹性体的有限元分析

本文利用有限元法，通过对两种材料１００ｋｇ称重传感器弹性体的多次有限元计算、数据的分析和整理，给出了这种传感器弹性体的应力场分布状况和变形状态，并提出了作者的几点看法，供设计制造高可靠性传感器弹性体时参考。     

钢弹性体材质、热处理工艺对传感器滞后误差的影响探讨

弹性体经过冶炼成材、机加工、热处理后,其内部依然存在各种类型的缺陷,因此弹性变形时会出现加载线与卸载线不重合,即电阻应变称重传感器标准所提的滞后。本文结合内耗机理及部分实践提出了钢弹性体材料处理、热处理工艺对传感器滞后误差的影响分析。     

旁测式电感传感器弹性体材料的改进

<正> 旁测式电感传感器是YD200-A型圆度仪的测量部件,而电感传感器的弹性体是测量系统上的关键零件,是传感器综合性能质量的基础,它将直接影响测试精度。因而提高弹性体的质量极为重要。传感器的弹性体厚度为0.05mm。工作状态:每2.5分钟旋转一周,振动频率为500赫,要求具有良好的线性和重复性。原来设计选用镀青铜(Be2)材料制造的弹性体,经稳定化处理后,硬度值为HV349左右。在装配使用     

基于微半球结构液态金属弹性体的柔性电容式压力传感器

为了提高电容式传感器的灵敏度,设计了基于微半球结构液态金属弹性体柔性电容式压力传感器.该传感器以液态金属(LM)和弹性体(Ecoflex 00-30)作为介电层材料,采用模板法构建出微半球结构弹性体表面,选用柔性印刷电路板(FPCB)作为传感器上下电极.研究分析了微半球结构和液态金属填料体积分数对传感器灵敏度的影响.实...     

称重传感器结构设计钝化的探讨

称重传感器是电子衡器的重要组成部分，作为其力测量变换元件的弹性体，其结构形式有多种。如何提高弹性体加工成品率，提高工艺性能，达到高效、节能、降耗、降低成本以及稳定质量的多重目的，本文就此提出了结构设计“钝化”问题。     

实用的蠕变与滞后误差的补偿方法

传感器的称重信号是由粘贴在用弹性材料做成的弹性体上的应变计给出的,由于温度、湿度以及弹性材料特性、结构等等许多变化会产生误差信号。在各种误差中,滞后和蠕变是典型的、由于材料和结构的弹性特性引起的。如不锈钢因有很好的耐候性而常常被作为弹性体材料,但其蠕变和滞后较大。相比之下应用更广泛的弹性材料是铝合金。     

传感器弹性体的选材及热处理

制造高精度的传感器，其最重要的问题是弹性体的质量，而弹性体的质量好春关键则在于原材料及热处理工艺。因此，本文将对性体的选 材和三种材料的热处理工艺予以研究。     

称重传感器弹性元件的设计与研究

弹性体是应变式称重传感器的关键部件,对其合理的尺寸设计,是保证传感器性能如线性度、灵敏度的关键。经典的传感器弹性体设计方法是以解析法设计,其设计周期长、效率低、废品率高。采用Ansys workbench有限元优化设计法,对传感器的弹性体尺寸设计及优化,有效避免了解析法设计的不足,且能模拟工况加载,确定弹性体应力应变敏感区,找到贴片位置,提高传感器的设计效率。     

基于薄膜技术的微型六维力／力矩传感器

介绍了利用薄膜技术制作的微型六维力/力矩传感器.提出了在传感器弹性体铝合金基体上磁控溅射80Ni20Cr薄膜电阻应变计的加工工艺,说明了工艺的实现步骤.实验研究了几种常用的绝缘层材料,并采用Al2O3作为绝缘层材料.通过改进薄膜制作掩模纠正了绝缘层失效的问题.说明了引线键合实现传感器微型化及系统集成.并给出六维力传感器的主要静态精度指标.     

静态应变式测力传感器设计方法

介绍了在静态负载工况条件下应变式测力传感器的设计方法,在理论上对应变式测力传感器的弹性体力学状态进行了分析,阐述了如何确定传感器的灵敏度、应变片贴片方向、弹性体几何尺寸等关键技术参数,并结合一个实例,说明了设计方法的正确性。     

基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器

针对体内介入式医疗应用需求,提出一种基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器设计与制作方法。 通过理论分 析建立了适合超弹性体硅橡胶材料的 Mooney-Rivlin 力学仿真模型,对不同组分、厚度感压材料的受压变形状态进行了理论分 析,并获得优化的传感器材料及结构参数。 进一步提出微型光纤法珀压力传感器的制作方法,通过感压性能测试、温度影响测 试和体外血液压力测试,对比验证了不同参数传感器的感压性能。 结果表明,在感压材料直径 180 μm、厚度 250 μm 时,测压范 围 0~ 40 kPa 内传感器的压力灵敏度达到 154. 56 nm/ kPa,20℃ ~ 50℃大温度范围内引起的压力测量相对误差仅为 0. 36% ,温度 对压力测量的影响完全可忽略。 相比传统膜片式光纤压力传感器,基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器不仅尺寸小、 灵敏度高,还具有成本低、方便制作的技术优势。     

一种机器人腕力传感器弹性体结构设计与力学性能分析

针对一种工业型串联关节式机器人设计了一种悬臂梁式腕力传感器弹性体结构形式,对其材料的选取进行了说明,利用有限元分析软件ANSYS对其进行了建模、设置约束、施加载荷,最后查看了弹性体的应变图并对其进行了强度、刚度校核。分析结果显示,该弹性体结构力学性能良好,应变片粘贴梁处应变大,符合该机器人使用要求。     

弹性体材料微塑性变形与称重传感器非线性

本文提出了弹性体材料微观组织的微塑性变形是产生传感器非线性的原因之一的新观点。通过对载荷、微塑性变形、应变、输出之间的关系在原理上进行分析,探讨了弹性体材料微塑性变形对称重传感器非线性的影响规律以及进程输出曲线的形状特点,并指出控制钢材成份和改进热处理工艺以减少软质相是缩小非线性的途径。     

介电弹性体材料研究现状综述

针对目前介电弹性体材料的相关研究进展及存在的问题,在分析介电弹性体特性的基础上,根据其不同种类,研究了硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸等材料及复合材料的性质及制备方法;根据介电弹性体的不同用途,分析了近些年其在发电、仿生学、生物医学、光学器件、微系统、航天航空方面的具体应用及其未来发展趋势,并总结了介电弹性体在未来应用中存在薄膜制备、柔性电极材料覆盖绝缘、偏置高压电源限制、降低能量损耗和提高机电转换效率等相关问题,针对这些问题提出了相应的建议及未来发展思路。研究结果表明,介电弹性体具有很广阔的应用前景,但是目前还存在很多技术难点,在弹性体基体材料构成、柔性电极材料优化、自偏置发电、效率优化等方面还要进行更为深入的研究。