影響弦式儀器長(cháng)期穩定性的因素

傳感器部件材料的選擇：材料的選擇通常是決定儀器長(cháng)期穩定性的第一個(gè)因素。材料本身（不論是一種還是幾種材料接合），均應有較好的力學(xué)、耐腐蝕和長(cháng)期穩定性，傳感器部件如殼體和膜片材料必須和弦的溫度系數相匹配，且這些材料必須和使用的固定（焊接）技術(shù)兼容。

　　弦的應力：一般而言，弦的應力與應變應保持盡可能地低。在典型的壓力傳感器中，鋼弦的屈服應力大約是2750 MPa，弦的最大應力應進(jìn)行恰當的選擇。通常傳感器在使用后，作用在膜片上的壓力減少，從而導致了弦上的應力大大降低，這樣將減小弦的徐變趨勢。但在應變計和位移傳感器中，弦的應變常高達4000－5000微應變，弦的應力超過(guò)1000MPa，此時(shí)傳感器仍應穩定地工作。

　　鋼弦預張與固定技術(shù)：傳感器的鋼弦用預定的張力固定著(zhù)，保持初始張力不變的技術(shù)是至關(guān)重要的，因為在長(cháng)期受力狀態(tài)下，鋼弦固定端的滑動(dòng)或徐變都會(huì )引起錯誤的信息。鋼弦的固定技術(shù)被認為是生產(chǎn)高品質(zhì)傳感器的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)驗證明，采用傳統的機械夾持工藝難以保持預定的張力從而無(wú)法保證所有批量生產(chǎn)的傳感器具有相同的長(cháng)期穩定性。而采用特殊的焊接設備和工藝，可使弦及固端深層焊透而又不產(chǎn)生熱應力，并且焊接不使用填充料以避免腐蝕。 　　結構設計：振弦儀器的結構設計很大程度上決定了儀器的工作特性。為了最大可能的提高分辨率，鋼弦的長(cháng)度應盡可能短。然而，考慮到弦端固定及線(xiàn)圈應置于弦中心位置的要求，過(guò)短的弦常會(huì )帶來(lái)一些制造上的困難。此外，當弦非常短時(shí)，在諧振情況下把弦激活變得更加困難。綜上所敘述，對于特定類(lèi)型的傳感器例如壓力傳感器來(lái)說(shuō)，弦長(cháng)、膜片的直徑、偏移量存在一個(gè)最優(yōu)組合。對一些特殊性能的傳感器如微壓傳感器，其工作量程可達厘米級，大氣壓力的變化對傳感器的影響是非常明顯的。為了修正氣壓的影響，傳感器應與大氣通氣以便在壓力感應膜上形成壓力平衡。 　　現代的弦式儀器常把弦線(xiàn)與殼體部件焊接成密閉共振腔。在傳感器內部有限的空間內，氣體溫度變化可引起不容忽視的壓力變化。為最大限度地減小溫度變化的影響并為振弦元件提供一個(gè)穩定的環(huán)境，共振腔內應抽成真空。這樣可以消除壓力的影響。

　　對比數據顯示了同一批產(chǎn)品中抽取的12支345KPA的傳感器樣本，在這些樣本中，有6支傳感器內部抽成真空，另 6支傳感器內部為常壓。抽真空的傳感器平均對溫度的靈敏度為-0.121KPA/℃，內部不抽成真空的傳感器平均對溫度的靈敏為0.264KPA/℃。

　　密封技術(shù)：由于大部分工程儀器是工作在惡劣環(huán)境中，密封的失效將導致傳感器不能正常工作。對于壓力傳感器如滲壓計應特別注意機殼與電纜引入處的密封，在傳感器機殼有電纜引入線(xiàn)的地方都用雙“Ｏ”型環(huán)將傳感器密封在機殼里。在傳感器機殼內有加工好的“Ｏ”型環(huán)槽，這就允許“Ｏ”型環(huán)自由定位并防止機殼外的差動(dòng)應力對傳感器造成影響。另外，在每個(gè)引線(xiàn)貫穿線(xiàn)圈內部空間的地方，應設內部隔極。即使傳感器的所有“O”型環(huán)密封都失敗，&127;或者水滲入到電纜里面并到達隔極密封的地方，傳感器仍能正常工作。溫濕度記錄儀| 光功率計| 粒子計數器| 粉塵計|

　　失效技術(shù)：一般認為工廠(chǎng)失效能有助于提高現場(chǎng)傳感器的長(cháng)期穩定性，但并非所有的失效技術(shù)都保證能獲得滿(mǎn)意的長(cháng)期穩定性。上面提及的其他生產(chǎn)商均采用了某種失效技術(shù)，然而測試數據并不能證明其失效技術(shù)的有效性。

　　電纜技術(shù)：振弦式傳感器的輸出信號是以頻率變化的方式出現的，溫度起伏、潮氣侵入等引起的電纜電阻的變化對信號沒(méi)有影響，故對電纜的要求較其他傳感器低得多。但在長(cháng)電纜條件下，多種原因產(chǎn)生的電子噪音對信號有一定影響。防止這種干擾的最好方法是把每對導線(xiàn)雙絞并屏蔽起來(lái)。例如美國基康公司生產(chǎn)的電纜帶有鋁箔－聚酯薄膜絕緣帶，這種絕緣帶纏繞于導線(xiàn)周?chē)�，且電纜內設有一根裸銅排擾線(xiàn)以便把產(chǎn)生的感應電流排放到大地。此外，導線(xiàn)使用的絕緣材料也非常重要。聚乙烯和聚丙烯都是很好的絕緣材料且電介質(zhì)吸收率很小。實(shí)踐證明，這種技術(shù)是消除電子噪音的最好方法。采用這種技術(shù)，聯(lián)接“撥振”型振弦式傳感器的電纜延伸了３公里，傳感器仍工作很好。此外，對地漏電在 5K歐姆范圍以?xún)鹊那闆r，對其他傳感器如粘貼應變片式傳感器來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴重問(wèn)題，但振弦式傳感器卻可以正常工作。

　　傳感器的實(shí)驗室長(cháng)期測試：在大多數工程應用中，傳感器通常是埋在結構體內，無(wú)法重新標定。在對結構特性和安全的可信程度作出決定時(shí)，具有很好的長(cháng)期穩定性的傳感器就顯得特別重要。連續進(jìn)行的實(shí)驗室長(cháng)期測試可以顯示出傳感器的穩定性隨時(shí)間的變化情況并為安裝在現場(chǎng)的傳感器特性提供進(jìn)一步的證明資料。同時(shí)，產(chǎn)品出廠(chǎng)的標定參數應該建立在經(jīng)過(guò)連續進(jìn)行的實(shí)驗室長(cháng)期測試結果的基礎上。