[发明专利]降低称重传感器铁磁性弹性体的滞后方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低称重传感器铁磁性弹性体的滞后方法，属于称重 传感器制造技术领域。

背景技术

电阻应变式称重传感器由弹性体、应变片和检测电路构成，应变片粘附 于弹性体的敏感梁上，当弹性体受到外力加载时，引起弹性体和应变片丝 栅同步弹性形变，并造成应变片丝栅阻值变化，通过检测电路，实现加载 应力和电信号之间的转换，实现称重。而滞后指称重传感器从空载逐级加 载到额定载荷，再从额定载荷逐级卸载，在相同载荷处称重传感器卸载和 加载输出差值，见图1所示。通常用相对滞后误差表示称重传感器滞后特 性，即不同载荷处的滞后值与满量程信号输出值之比来表示称重传感器滞 后特性，相对滞后误差单位为百万分之一(ppm)，以建立以相对滞后误差为 纵坐标，对应载荷为横坐标的关系。称重传感器滞后误差和弹性体材料、 应变片以及贴片工艺有关，其中弹性体材料起着主要作用。

称重传感器的弹性体材料分为顺磁性和铁磁性，常用的顺磁性弹性体 材料主要采用铝合金和铍青铜等，而常用的铁磁性弹性体材料主要有 17-4PH、2Cr13和40CrNiMo等。测试表明，顺磁性弹性体滞后明显小于铁 磁性弹性体，如在1200με应变量情况下，2024T4硬铝滞后50-100ppm，而 17-4PH钢滞后200-300ppm，造成该现象的原因与铁磁性材料的磁弹性内耗 有关。铁磁性弹性体滞后主要来自于三方面：一是材料亚结构中由于点、 线、面的缺陷造成的各种弛豫型内耗；二是加载过程中材料内部形成的热 弹性内耗；三是加载过程中材料内部因畴壁和磁畴发生移动及转动，由于 磁致伸缩及其逆效应在材料内部形成磁弹性内耗。为了降低弹性体滞后， 提高称重传感器测量精度，通常是从材料亚结构入手，优化热处理，如细 化晶粒、降低内应力和获得下贝氏体组织等。通过降低铁磁性弹性体磁弹 性内耗来改进称重传感器滞后性能方面的技术，迄今未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低称重传感器铁磁性弹性体的滞后方法， 通过预加磁场来消除铁磁性弹性体弹性形变过程中产生的磁弹性内耗，降 低铁磁性弹性体滞后。

本发明为达到上述目的技术方案是：一种降低称重传感器铁磁性弹性 体的滞后方法，其特征在于：

(1)、将应变片固定在铁磁性弹性体的敏感梁处；

(2)、在铁磁性弹性体的敏感梁的相对两侧面分别固定有磁性体，或覆 盖敏感梁的铁磁性弹性体两侧分别固定有磁性体，两侧的磁性体形成同一 方向的磁场，该磁场方向与铁磁性弹性体的长度方向平行，通过两侧磁性 体所形成的磁场使铁磁性弹性体达到磁饱和状态，铁磁性弹性体中的磁畴 取向一致，消除铁磁性弹性体在弹性形变过程中所产生的磁弹性内耗。

其中：所述两侧磁性体所形成的磁场强度在24×10⁴A/m～40×10⁴A/m之 间，所述的固定在敏感梁上两侧的磁性体与应变片相错设置或同侧设置。

本发明另一种降低称重传感器铁磁性弹性体的滞后方法，其特征在于：

(1)、将应变片固定在铁磁性弹性体的敏感梁处；

(2)、将铁磁性弹性体置于一个外加的磁场内，该磁场方向与铁磁性弹性 体长度方向平行，外加的磁场强度≥24×10⁴A/m，通过该磁场使铁磁性弹 性体达到饱和状态，铁磁性弹性体中的磁畴取向一致，降低铁磁性弹性体 在弹性形变过程中所产生的磁弹性内耗。

其中所述磁性体所形成的磁场强度在24×10⁴A/m～50×10⁴A/m之间。

本发明对铁磁性弹性体进行磁化处理并使其达到磁饱和状态，将铁磁 性弹性体材料内部随机排列的若干磁畴，改为取向一致的磁畴，而每个磁 畴内部所有的磁矩都已自发地趋于同向排列，使得单个磁畴具有很高磁饱 和强度，故在磁饱和状态下，当铁磁性弹性体受到外力加载时，铁磁性弹 性体材料内部的畴壁和磁畴无法克服阻力发生移动及转动，消除了磁致伸 缩及其逆效应在材料内部形成磁弹性内耗，达到降低铁磁性弹性体滞后的 目的，提高了称重传感器的称量精确。本发明仅通过对铁磁性弹性体进行 磁饱和处理，来消除铁磁性弹性体在弹性形变过程中所产生的磁弹性内耗， 处理工艺简单，易于工业化生产，能大幅度降低称重传感器的制造成本。

附图说明