專利名稱：多稱重傳感器溫度特性測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器性能測試裝置，具體地說，是能對多個稱重傳感器的溫度特性同時測試的高效檢測裝置。
背景技術：
電阻應變式稱重傳感器是當今技術和工藝上最為成熟的一類稱重傳感器，在各類質量計量器具中得到了普遍而廣泛的應用。由于電阻應變式稱重傳感器的敏感元件是金屬彈性體，轉換元件為金屬電阻絲箔應變計，而金屬對于環(huán)境溫度十分敏感；鑒于電阻應變式稱重傳感器的工作原理基于其檢測元件在物體重力作用下的彈性形變，因此質量-負荷特性還會受到使用地點的重力加速度和空氣浮力的影響。空氣浮力與環(huán)境氣壓相關，而氣壓又與氣溫密切相關。因此當環(huán)境溫度發(fā)生變化時稱重傳感器空載和帶載時的信號輸出都會隨之改變。實測數(shù)據(jù)表明，傳感器的輸出與溫度的對應關系呈現(xiàn)非線性，并且即使同一廠家生產的同型號、同規(guī)格的樣品，它們的變化趨勢也可能截然相反(參見附件)。通常要求衡器在(-10 +40) °C的溫度范圍內都能滿足相應準確度的性能。因此， 電阻應變式稱重傳感器要具有良好的計量性能就必須予以溫度補償，稱重傳感器制造廠要對每支傳感器的應變計橋路內部和周邊添加適當阻值和適當溫度系數(shù)的電阻器進行硬件補償。事先獲取每支稱重傳感器實際的溫度特性曲線是對其性能進行適度補償?shù)那疤帷?br> 因此帶溫度箱的測力機應是稱重傳感器制造廠必備的工藝設施。遺憾的是，我國數(shù)百家稱
重傳感器生產企業(yè)只有少數(shù)配備了靈敏度溫度補償裝置，80%左右的生產廠不能自己進行
靈敏度溫度補償試驗與檢測。在那些聲稱對產品進行了溫度補償?shù)钠髽I(yè)之中不乏以下情
形有的是把樣品送計量測試機構做出補償數(shù)據(jù)后進行補償，有的不顧自己的生產條件照
抄國內其它企業(yè)同類產品的補償數(shù)據(jù)進行補償，有的甚至用所謂的“經驗公式”估算數(shù)據(jù)進
行補償；由于未對每一支傳感器進行測試，其結果不具有針對性，往往可能會欠補償或過補 m(請參見:http://www. dzsc. com/news/html/2006-9-19/18166. html、http:// www.clii. com, cn/news/content-273989. aspx、http://www, si-gang, net/html-news/ news λhttp://www, weighment. com/newsletter/year2004/563.htm 等)目前測試溫度性能通常采用普通靜力式測力機或液壓式測力機，每次只能測試1 支傳感器，覆蓋額定工作溫度全范圍需要數(shù)十個小時，測試效率低下，成本高。因此即使是擁有溫度補償裝置的稱重傳感器制造廠企業(yè)一般也僅對同一批號的產品抽樣1 2支測試，測試溫度間隔也選得較大，一般只測2 3個溫度點，粗略地算出補償電阻值，同批的其余傳感器只是照搬套用而已。發(fā)達國家少數(shù)實力雄厚的傳感器制造商擁有更為先進的測試裝置，其測力機帶有 4個溫度箱，分別設定在需要的4個溫度段，機械手自動轉移傳感器，溫度箱可以一次放置 2 6個傳感器。但這種設備仍然只有一套加載機構，且價格十分昂貴，許多廠家尚無能力置備。稱重傳感器型式鑒定測試機構根據(jù)歷來檢測結果認為稱重傳感器型式評價不合格的原因大多數(shù)在于其溫度特性不合格。由于未能對每支傳感器測試溫度特性，即使型式評價合格了，也不能保證每個傳感器都能合格。在僅經過不完善補償?shù)膫鞲衅髦校慌鷤鞲衅鞯臏囟忍匦郧€呈相反彎曲方向在實測數(shù)據(jù)中常被發(fā)現(xiàn)。采用補償不完善的稱重傳感器的衡器，當環(huán)境溫度偏離常溫較大時性能就會不合格，尤其對于有較高準確度性能要求的衡器更是馬虎不得。本專利申請人在研制高準確度皮帶秤時(現(xiàn)行國家標準、國家計量檢定規(guī)程按國際法制計量組織50號建議規(guī)定，皮帶秤的最高準確度等級為0. 5級，而我們?yōu)榱藵M足市場的需求研制開發(fā)了 0. 2級產品，詳見ZL200710025317. 0和PCT/CN2008/000210。)發(fā)現(xiàn)稱重傳感器的溫度特性尚不能直接滿足高準確度皮帶秤的需求。因而必需對高準確度皮帶秤所用的每一支稱重傳感器再進行軟件補償以改善其外特性。為此我們曾要求稱重傳感器制造廠對供應我們的每一支傳感器都能提供實測的溫度性能曲線，然而幾家供方都無法滿足我們的要求。為此我們決定對購進的傳感器逐個檢驗修正，以突破上游產品對我們產品的品質制約。由于每一臺套高精度皮帶稱重陣列系統(tǒng)一般要用到8 10支稱重傳感器，要對每支傳感器進行測試，沿用傳感器制造廠的測試設備顯然是不可取的。于是，研制能對多個稱重傳感器的溫度特性同時測試的高效檢測裝置，成為我們的唯一出路。

實用新型內容為克服現(xiàn)有技術的缺陷，我們研制了“多稱重傳感器溫度特性測試裝置”，具有多個被測稱重傳感器的測試工位，目的對于所采購的稱重傳感器進行品質控制，高效地獲取每一支稱重傳感器的第一手數(shù)據(jù)，針對每個傳感器進行多溫度逐點軟件補償，完善溫度補償效果，提高自動衡器的品質。通常，帶溫度箱的測力機由以下部分組成(1)加熱和制冷裝置、( 溫度設定與調節(jié)儀表、⑶可放置被測稱重傳感器(以下簡稱EUT)的保溫箱、⑷力發(fā)生裝置、(5)力傳遞機構。在現(xiàn)有技術中，每次僅可同時測試1 6支傳感器，且只有1個加載裝置，測試效率低下。針對現(xiàn)有技術的缺陷，我們設計了可放置多支稱重傳感器的保溫箱，并能同時對多個稱重傳感器各自加載。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下(參見附圖1)如圖1所示，整個測試裝置包括由當今公知技術制成的IPC、PLC、EUT激勵和信號采集單元；以及據(jù)本專利技術制成的包括A單元(即高低溫試驗箱，含溫度調節(jié)和控制儀表、加熱/制冷裝置、風道與鼓風機、進風口和出風口、保溫箱及橫梁與多工位EUT安裝基座等部分)和B單元(即力發(fā)生和傳遞機構，含EUT-砝碼連接構件、砝碼、砝碼承托機構、砝碼承托機構升降驅動裝置等部分)。測試裝置具有以下特點1)所述高低溫試驗箱(A)含有可排列安放至少8支被測稱重傳感器即EUT的保溫箱；設置足夠長的水平橫梁，EUT安裝基座與橫梁連成一體，該基座可同時安裝8支以上的EUT ；上述橫梁與基座置于保溫箱內，保溫箱設有活門，以便裝卸EUT，橫梁和保溫箱由立柱支撐架空。[0016]2)對應每一 EUT設各自獨立的力發(fā)生和傳遞機構，所述力發(fā)生和傳遞機構(B)對于每一 EUT都具有獨立的載荷和連接構件，全部載荷由可升降的同一機構承托，以實現(xiàn)對多支EUT同時加卸載和測試，以減少總共所需的測試時間。3)保溫箱底部開有一系列的通孔，每個孔的上方對著各支EUT，下方對著一組作為力發(fā)生機構的砝碼，連接構件即力傳遞機構穿過孔將EUT與砝碼一一對應相互連接；各砝碼下方由可升降的同一平臺或扁擔梁或其它同功能構件承托。EUT受力處連接砝碼的傳力構件從保溫箱內穿孔而下，砝碼可以掛在該構件上對EUT施加載荷；穿孔而過的構件采用熱傳導系數(shù)小的材料制作，以減小保溫箱對外散熱。4)保溫箱正下方設置砝碼承托機構(平臺或扁擔梁)，用同一機構承托全部載荷， 平臺或扁擔梁可由傳動機構驅使其升降，平臺或扁擔梁與保溫箱之間為砝碼放置空間；平臺或扁擔梁下降時，各砝碼同時脫離砝碼承托機構，懸掛于傳力構件，EUT加載；平臺或扁擔梁上升時托住各砝碼底部，砝碼脫離傳力構件，EUT卸載。5)系統(tǒng)設有風道，保溫箱的兩端分別與風道連接，風道內裝有鼓風機和加熱/制冷裝置的熱交換器，加熱/制冷裝置的熱交換器在風道中散發(fā)熱/冷量；保溫箱兩端的進/ 出風口與風道連接，在內置風機的作用下，熱/冷風在風道和保溫箱內循環(huán)，使EUT升/降溫，直至溫度趨向溫控儀表的設定值后維持不變。6)從保溫箱進風口至出風口，沿多支EUT排列方向，設置熱電阻溫度傳感器(在每支或間隔若干支EUT上埋設)，以增加對保溫箱內的溫度監(jiān)視點，以彌補保溫箱因尺寸長、 溫度梯度大而造成的測溫不準；溫度傳感器輸出信號由采集器采集并輸往IPC或PLC。7)系統(tǒng)配有信號采集器，以提供EUT激勵電壓和采集處理EUT在不同溫度下加載或卸載時的輸出信號。8)系統(tǒng)可增設IPC或PLC，對溫控儀和信號采集器實現(xiàn)通訊控制，按事先設定的試驗程序自動完成加/卸載、變換設定溫度點，記錄采集的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)晝夜全過程無人值守測試。本實用新型的有益效果是通過在現(xiàn)有技術上的創(chuàng)新，采用可安裝多支傳感器的保溫箱，并用可升降平臺或扁擔梁起落多組砝碼，對各EUT同時加/卸載，從而大大提高了測試效率；輔之以自動控制技術，系統(tǒng)能完成晝夜連續(xù)無人值守測試，使一般稱重傳感器制造廠難以承受的逐支溫度性能測試工藝得以實現(xiàn)。這一技術的實際運用，加強了我公司對采購傳感器的品質監(jiān)控，并能獲取每一支稱重傳感器的溫度特性曲線，使針對每個傳感器進行多溫度逐點軟件補償成為可能，本公司產品的品質有了實質提高，受到越來越多的用戶歡迎。
圖1是多稱重傳感器溫度特性測試裝置的系統(tǒng)框圖圖2是多稱重傳感器溫度特性測試裝置實施例(一)的機械部分正視圖圖3是實施例(一)的機械部分右視圖(未畫立柱)圖4是EUT為單點式稱重傳感器時的傳力構件正視剖面圖圖5是多稱重傳感器溫度特性測試裝置實施例(二)的機械部分正視圖圖中A 高低溫試驗箱單元，B 力發(fā)生和傳遞機構單元；1-橫梁，101-EUT安裝基座；[0032]2-保溫箱，201-保溫箱外殼，202-隔熱材料內襯，203-活門，204-EUT電纜引出孔； 3-立柱；4-砝碼，40-砝碼吊座，41 -傳力構件，411 -吊耳，412-吊桿，413-銷軸，414-擋圈， 415-墊圈，416-EUT接板，417-螺栓，418-螺栓，419-銷軸銷孔，420-吊桿上銷孔，421-吊桿下銷孔；5-砝碼承托構件及其升降驅動機構，51-固定平臺，511-固定平臺基座，512-升降機，513-電動機-減速機組，514-鏈輪，515-鏈條，52-活動平臺，521-活動平臺框架， 522-平板，531-導輪導板，532-限位開關；61-扁擔梁，62-電動推桿，7-EUT具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的優(yōu)選實施例。下述兩個實施例均具備本說明書上節(jié)(實用新型內容)技術方案所描述的特征， 同時還具有下列特征實施例(一)用平臺作為砝碼承托機構的18工位測試裝置參見圖2，該實施例的EUT安裝基座101與橫梁1連成一體，EUT安裝基座可同時安裝18支EUT ；上述橫梁與基座置于保溫箱2內，保溫箱外殼201內敷設泡沫塑料或其它隔熱材料202，保溫箱底板設有通孔，傳力構件之中的吊桿采用環(huán)氧樹脂膠木棒或其它熱傳導系數(shù)小的材料制作而成，經通孔連接EUT和載荷(砝碼)，底板為可拆卸活門，以便裝卸 EUT，橫梁和保溫箱由立柱支撐架空。圖4是EUT為單點式稱重傳感器時的傳力構件，EUT受載面上安放接板416，并用螺栓417連接EUT和接板，然后套入吊耳411，再用螺栓418將吊耳固定于接板之上；環(huán)氧樹脂膠木棒制成的吊桿412有上下兩個銷孔，銷軸413由吊耳一側的孔穿入，經擋圈414、吊桿上銷孔420、第二個擋圈從吊耳另一側的孔穿出，放上墊圈415，在銷軸端部的小孔419中穿入開口銷，使吊桿與吊耳連接；吊桿的下銷孔與砝碼吊座40連接(參見圖3)，使砝碼能加載于EUT。若EUT不是單點式稱重傳感器，傳力構件的具體形狀和尺寸將不完全相同，但都是一頭與EUT連接，另一頭與力發(fā)生機構連接。(在圖2、圖3中的18支EUT僅在首尾兩支畫了傳力構件，且沒有畫出傳力構件與砝碼的連接)本實施例的砝碼承托構件及其升降驅動機構5由固定平臺51和活動平臺52兩部分組成，其中固定平臺的基座511上安裝兩臺升降機512，由電動機-擺線針輪減速機組513驅動，鏈條515連接兩者的鏈輪514 ；承托砝碼的平板522裝于活動平臺框架521之上，升降機螺桿的頂部與活動平臺框架連接；當啟動電動機-擺線針輪減速機組時，經鏈傳動帶動升降機螺桿，使活動平臺或上或下運動，從而使砝碼也隨之升降，實現(xiàn)對EUT的卸載或加載。為避免活動平臺升降時發(fā)生晃動，在活動平臺框架與固定平臺之間設導輪導板 531 ；為避免兩臺升降機的動作不同步使承托砝碼的平板傾斜，活動平臺兩側各設限位開關一個。實施例(二 )用扁擔梁作為砝碼承托機構的18工位測試裝置參見圖5，該實施例與實施例(一)的主要區(qū)別在于砝碼承托機構的型式為扁擔梁，扁擔梁的升降由電動推桿實現(xiàn)，電動推桿安裝于立柱外側，砝碼下方占用的空間可大為減小，使保溫箱的位置得以下降，活門可設在保溫箱的后側，不再由底板來擔當，使EUT的裝卸操作更為便捷。以上兩個實施例，均配有信號采集器，以提供EUT激勵電壓和采集處理 EUT在不同溫度下加載或卸載時的輸出信號；同時配有IPC或PLC，對溫控儀和信號采集器實現(xiàn)通訊控制，按事先設定的試驗程序自動完成加/卸載、變換設定溫度點，記錄采集的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)晝夜全過程無人值守測試；在它們保溫箱兩端的進風口至出風口之間沿各支 EUT排列方向，在每支或間隔若干支EUT上埋設了熱電阻溫度傳感器，溫度傳感器輸出信號由采集器采集并輸往IPC或PLC。
權利要求1.一種多稱重傳感器溫度特性測試裝置，其基本單元包括高低溫試驗箱(A)及力發(fā)生和傳遞機構(B)，其特征是所述高低溫試驗箱(A)含有可排列安放至少8支被測稱重傳感器即EUT的保溫箱，EUT安裝基座與水平橫梁連成一體置于保溫箱內，橫梁和保溫箱由立柱支撐架空，保溫箱的兩端分別與風道連接，風道內裝有鼓風機和加熱/制冷裝置的熱交換器，保溫箱設有活門，保溫箱底部開有一系列的通孔；所述力發(fā)生和傳遞機構(B)對于每一 EUT都具有獨立的載荷和連接構件，連接構件穿過保溫箱底部的通孔將EUT與載荷一一對應相互連接，穿孔而過的構件采用熱傳導系數(shù)小的材料制作，全部載荷由可升降的同一機構承托，以實現(xiàn)對多支EUT同時加卸載和測試。
2.根據(jù)權利要求1所述多稱重傳感器溫度特性測試裝置，其特征在于所述載荷為砝碼，承托載荷的機構形式為平臺或扁擔梁。
3.根據(jù)權利要求1所述多稱重傳感器溫度特性測試裝置，其特征在于所述保溫箱兩端的進風口至出風口之間，沿各支EUT排列方向在每支或間隔若干支EUT上埋設熱電阻溫度傳感器，溫度傳感器輸出信號由采集器采集并輸往IPC或PLC。
專利摘要本實用新型多稱重傳感器溫度特性測試裝置是一種具有多個測試工位從而能對多個稱重傳感器的溫度特性同時測試的高效檢測裝置，其基本單元包括高低溫試驗箱(A)及力發(fā)生和傳遞機構(B)，其特征是所述高低溫試驗箱(A)的保溫箱體足夠長，可同時排列安放至少8支被測稱重傳感器即EUT；所述力發(fā)生和傳遞機構(B)對于每一EUT都具有獨立的載荷和連接構件，全部載荷由可升降的同一機構承托，以實現(xiàn)對多支EUT同時加卸載和測試。
文檔編號G01G23/01GK202083458SQ20102028389
公開日2011年12月21日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者袁延強, 袁延玉, 閔學貴 申請人:南京三埃工控股份有限公司