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          直線位移傳感器線性修刻的必要性

          2021-01-16 10:35:29

          直線位移傳感器是以電阻為檢測量,阻值可線性變化調節的高精度位移傳感器。傳感器主要由電阻板和可移動電刷組成,以分壓計接入測量電路,當電刷在電阻板上滑動時,輸出端即獲得與位移量成比例關系的電壓信號。直線位移傳感器線性精度受電阻板總阻值大小影響不大,主要受單元阻值的影響,即傳感器的阻值線性度。

          電阻板是直線位移傳感器的核心部件,其精度直接決定了傳感器的線性精度。電阻板是將配置好的電阻漿料采用噴涂或者印刷工藝均勻平整地涂覆在基板表面,然后經過高溫燒結老化等工序制作而成。電阻板的導電性能不僅取決于碳黑或者石墨的結構與表面性質,還與漿料的均勻程度、粘合劑與添加劑的用量、溫度、濕度、制造工藝等因素相關。電阻漿料在涂覆過程中,不可避免地會產生寬度分布不均勻、截面厚度不均勻的現象,這將對電阻板線性度產生很大的影響。為了減小接觸電阻,減少電阻跳變,電阻板的兩端涂有銀漿,但是在加工過程中會存在不均勻情況,這也會影響電阻板的線性精度。因此必須對電阻板初始線性進行修刻,提高傳感器的測量精度。

          在電阻率恒定的情況下,電阻板阻值與長度成正比,與橫截面積成反比。因此,通過線性修刻去除一部分導電碳膜,可以提高電阻板的線性精度,從而將傳感器輸出曲線修整為符合線性精度要求的電阻-位移曲線。直線位移傳感器電阻修刻方法主要有:手工刀具修刻、銑刀自動修刻和高精度激光修刻。

          位移傳感器

          手工刀具修刻就是由技術人員手持刻刀在電壓值的指示下,在電阻板邊緣進行不等長寬度的刻畫,對離散的測量點電阻值進行調整。手工刀具修刻不需要專門的修刻設備,成本極低,主要依靠修刻工的經驗與實際操作。由于手工修刻只能通過增大電阻上調偏小電壓值,無法下調偏大電壓值,因此不僅精度低,很難保證成功率,而且效率不高,難以適應工業化大批量生產的要求。目前工業生產已基本為銑刀自動修刻和高精度激光修刻替代。

          銑刀自動修刻利用高速銑刀在電阻板碳膜表面進行刻蝕,調整單元電阻的阻值。在電阻板裝夾完成后,由計算機自動測量與計算,控制刀具工作,并通過實時測量阻值是否修刻至目標值,控制刀具的進給與停止。如果測量點阻值偏大,修刻機就修刻的寬一點;如果測量點阻值偏小,就修刻的窄一點。因為刀具在加工過程中與電阻體接觸會產生導電現象,因此會造成測量數據的偏差,無法精準反饋控制,這樣就難以實現高精度修刻。銑刀自動修刻還會產生大量的導電顆粒與粉塵,影響電阻測量值。長期重復作業,刀具也難免會產生磨損,這都將影響電阻板的修刻線性精度。

          高精度激光修刻機采用新型激光加工技術,激光束光點打在電阻板碳膜表面,使其快速熔融蒸發,以改變電阻板的有效導電面積,達到調整單位阻值的目的。激光修刻技術因為無接觸加工,不存在刀具磨損情況。激光束的能量與速度可調,加工過程中,其光斑溫度可達10000℃以上,可以進行精密氣化加工,不影響附近區域材料的力學性能。同時激光束易于導向,容易與數控系統配合,實現對精密材料的精細加工。激光修刻技術應用于傳感器加工工藝,可大幅提高直線位移傳感器的線性精度。

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