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哪些因素會影響三維力傳感器的穩(wěn)定性
三維力傳感器是具有至少一個亞毫米物理尺寸的傳感器。電橋電路由一個或多個受力后發(fā)生變形的彈性體和能感應(yīng)變形的電阻應(yīng)變片組成，電阻應(yīng)變片可固定粘貼在彈性體上。三維力傳感器由三部分組成，可以傳導(dǎo)一定應(yīng)變的粘合劑和保護(hù)電子電路的密封劑。
影響三維力傳感器穩(wěn)定性的因素很多，總結(jié)如下：
1、三維力傳感器的結(jié)構(gòu)
三維力傳感器的彈性元件、外殼、膜片、上壓頭和下壓墊的設(shè)計(jì)要保證結(jié)構(gòu)在加載后沒有性能波動，或者性能波動很小。因此，在設(shè)計(jì)三維力傳感器時，要保證應(yīng)變區(qū)受力單一，應(yīng)力盡可能均勻。貼片部分應(yīng)平整；結(jié)構(gòu)具有一定的抗偏載和側(cè)向載荷能力；安裝力應(yīng)遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū)，測量時應(yīng)避免受力點(diǎn)移動。三維力傳感器雖然是組裝產(chǎn)品，但為了保證良好的技術(shù)性能和長期穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)。
2、彈性元件的金屬材質(zhì)
彈性元件的金屬材料對三維力傳感器的綜合性能和長期穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。應(yīng)選擇強(qiáng)度高、彈性有限、彈性模量的時間和溫度穩(wěn)定性好、彈性滯后小、機(jī)加工和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力低的材料。有資料表明，只要淬火材料的塑性好，機(jī)加工和熱處理后的殘余應(yīng)力很小。還應(yīng)特別注意彈性模量隨時間的穩(wěn)定性，要求在三維力傳感器的使用壽命內(nèi)材料的彈性模量不發(fā)生變化。
3、機(jī)加工及熱處理工藝
三維力傳感器的彈性元件在加工過程中，由于表面變形不均勻，產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。切削量越大，殘余應(yīng)力越大，磨削過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力越大。因此，應(yīng)制定合理的加工工藝和適當(dāng)?shù)那邢髁?。彈性元件在熱處理過程中，由于金屬材料的冷卻溫度不均勻和相變，在芯部和表層產(chǎn)生不同方向的殘余應(yīng)力。核心是拉應(yīng)力，而表層是壓應(yīng)力。三維力傳感器應(yīng)該采用回火工藝，產(chǎn)生反方向的內(nèi)應(yīng)力，從而消除殘余應(yīng)力，減少殘余應(yīng)力的影響。
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