一、概述

在稱重測力傳感器的研製與生產過程中, 電阻應變計是稱重傳感器的核心器件，在進行電阻應變計的定型配套工作中，必須重視稱重測力傳感器布片的定型及其調整工藝，這裏所說的布片定型及調整工藝，主要是指電阻應變計的如何定型、分布和調整的問題。理論與實踐證明：傳感器用應變計是否正確定型、合理分布及有效調整的問題，對傳感器的靈敏度輸出、綜合精度、方位誤差及穩定性等都會帶來不同程度的影響。以下，從電阻應變計定型配套的角度，談談自己開展稱重測力傳感器的布片及調整工藝的一些實踐經驗和體會。

二、稱重測力傳感器布片的定型工藝

（1 ） 對傳感器進行定型布片時，一般要考慮傳感器布片區域的實際應變梯度的影響。對於應變梯度大的，應盡可采用柵長小的應變計布片 （ 所謂柵長一般指的是應變計能夠感受應變的敏感柵在靈敏軸線方向上的長度 ），為盡可能減少應變計的橫向效應影響，一般可通過對應變計的事先設計補償調整處理或修片調整來得到改善。而對於應變梯度大且垂直於靈敏軸線的傳感器，例如處於動態應變狀態的傳感器 （相對於單軸應變計，這裏靈敏軸線又指應變片的縱向軸線，一般指的是當這條軸線在傳感器試件上平行於最大的機械主應變方向時，應變計產生的電阻變化最大 ），宜用小柵寬的應變計布片 （ 所謂柵寬指能夠承受應

變的敏感柵在靈敏軸線垂直方向上的整個寬度 ），而不同結構的傳感器，其實際的應變梯度大小及受力狀態等會有所不同，在定型布片工藝時，應一並考慮。

（2 ） 基於上麵所述，不同結構的稱重測力傳感器，對電阻應變計的定型配套提出的基本布片工藝要求會有所不同。這裏僅以東莞市華蘭海電子有限公司生產的電阻應變計產品為例，簡要說明如下。而需要提前說明的是，由於不同的應變計生產廠家，其產品的命名規則也會有所不同，在考慮傳感器布片的定型及其調整工藝時，可依據各生產廠家的產品樣本來參考和理解。

1 ） 對於一般電子計價秤、平台秤、天平、計重秤用雙連孔平行梁係列傳感器，一般采用 3AA係列的單軸應變計布片；

2 ） 對於一般電子手掌秤用雙連孔平行梁係列傳感器，一般采用 1.5AA係列的單軸應變計布片；

3 ） 對於一般電子廚房秤用雙連孔平行梁係列傳感器和電子人體秤用雙端固支梁係列傳感器，一般采用 1GB 或 2GB 雙軸係列的半橋應變計布片；

4 ） 對於一般柱式、筒式、板環係列傳感器，一般采用 2AA 或 3AA 係列的單軸應變計布片，也可以采用一橫一豎排列的 2BB 或 3BB 係列的應變計布片；

5 ） 對於一般輪輻式係列傳感器，一般采用3AB的單 45°單軸係列應變計布片；

6 ） 對於一般圓板式係列傳感器，一般采用1.5AA、2AA、3AA 係列的單軸應變計布片，也可以采用 1GB或 2GB雙軸係列的半橋應變計布片；

7 ） 對於一般 S 形單孔平行梁係列傳感器，一般采用 2AA 或 3AA 的單軸係列應變計布片，也可采用 1GB或 2GB雙軸係列的半橋應變計布片；

8 ） 對於一般剪切梁或橋式係列傳感器，一般采用 3HA 或 4HA 雙 45°半橋片係列的應變計布片。

（3 ） 在定型稱重傳感器布片的定型工藝時，必須在了解電阻應變計的箔材材質與熱處理工藝、結構、敏感柵形狀及幾何尺寸的關聯影響上，合理有效的開展傳感器的布片及工藝調整工作。

1 ） 對於一般 350Ω 阻抗的應變計，其敏感柵的材料常采用康銅合金，1KΩ 及 1KΩ 以上阻抗的應變計，其敏感柵的材料常采用伊文或卡碼合金，這對於應變計製造廠家來說，其中一個主要的原因就是因為伊文或卡碼合金材料的電阻率要比康銅合金材料的電阻率大，更適合做相對阻值高的應變計，也正是如此，若同一阻抗的應變計在分別采用伊文或卡碼合金材料時，其應變計的有效使用麵積 （ 應變計的使用麵積＝柵長×柵寬 ）相比康銅合金材料可以做得更小一些。而對於傳感器製造廠家來說，一般情況下，康銅合金材料的綜合性能比伊文或卡碼合金材料穩定，如果以前使用的是用伊文或卡碼合金材料做的應變計，現在為了追求高精度、高穩定性、高信噪比和低功耗等性能，而改用康銅材料做的應變計，其應變計的尺寸會做得更大，反而帶來布片和粘貼的問題，所以，在定型布片時，應對應變計的實際成品的有效尺寸和傳感器貼片麵的有效粘貼尺寸事先進行綜合考慮。

2 ） 電阻應變計的結構、敏感柵形狀及幾何尺寸都會影響到傳感器的靈敏度輸出，特別是對於應力分布曲線比較陡峭的傳感器，一般情況下，在定型布片工藝後，不要任意更改。鑒於稱重測力傳感器的研製與生產的實際情況的需要，提出以下幾種布片調整工藝的思路，僅供參考。

① 盡可能采用帶有具有中心距結構的半橋片代替單軸係列應變計。目前，市場上常用的半橋片的中心距尺寸有 6.0mm、7.0mm、10.5mm 等多種規格, 其產品技術已很成熟，市場用量也很大。對於雙連孔平行梁係列傳感器，在設計及工藝定型上，可優先采用帶有具有中心距結構的半橋片定型布片，這無論是從傳感器的綜合精度及穩定可靠性，還是從貼片及加壓等工序的操作的方便性等，都非常有必要去考慮研究和應用。

② 在采用帶有具有中心距結構的半橋片時，同樣適用於在應變孔孔內布片的平行梁係列傳感器，無論是單連孔結構 （ 如圖 1 所示 ），還是矩形孔結構，在采用半橋片後，由於通過試驗不同中心距的應變計，可以調整傳感器的靈敏度輸出，在實際工作中，通過這種布片調整工藝，可以實現在不影響產品質量的情況下，應急改善或解決一些傳感器的靈敏度輸出偏差的問題。

③ 對於一般電子計價秤用雙連孔平行梁係列傳感器，當采用單麵貼片的偏心梁鋁製係列傳感器結構時，許多傳感器生產廠家大多采用 4 片3AA 的單軸係列應變計布片，從綜合精度、穩定可靠性及操作方便性的來說，采用 2 片 FB 係列的連片結構應變計布片更佳。

④ 對於要求不高的小圓板結構的非標係列傳感器，例如圓板總外徑在 φ25mm 內，應變孔尺寸在 φ15mm內，量程在 1kg～50kg的這一類傳感器，由於必須注意到應變計的尺寸與傳感器布片區域的大小及位置的匹配問題，一般傳感器廠家大多采用 1 片 KA係列的圓片布片，從設計和布片工藝調整的角度，在盡可減小工作跨度的基礎上，也可以采用 2 片或 4 片中心距較小的 1GB 係列的半橋片布片。

⑤ 對於圓板式的非標傳感器，許多傳感器廠家一般采用 4 片單軸係列應變計，其中 2 片靠外，2 片靠內的方式布片，會存在一些工藝問題和質量問題。不管圓板中間有無凸台設計，建議采用事先確定好敏感柵及基底規格尺寸的 GB 係列的半橋片布片 （ 一般要求應變計的敏感柵規格尺寸同原單軸係列應變計的尺寸盡可相同，同時考慮應變計的基底規格尺寸，以布片定位後不影響工作片有效采集區域為原則 ），同樣也是采用 4 片布片粘貼，如圖 4 所示，最終可通過應變機的基底長度尺寸的布片來定位工作片。而且，當不同客戶對傳感器的輸出阻抗有不同的要求，在采用 4 片 GB係列應變計布片時，更多了一條調整思路，如 4個 350Ω的 GB係列的半橋片，在組橋時，既可以做 350Ω 輸出阻抗的 （ 即隻選用其中任意相對的 2個內圈應變計和另外 2 個相對的外圈應變計組橋，效果基本等同於原4 片單軸應變計的組橋 ），還可以做 700Ω 輸出阻抗的 （ 即所有應變計均組橋 ），由於適合調整，方便研製和生產，非常實用。

3 ） 在實際試製與批量生產過程中，關於其他稱重測力傳感器的一些應急的布片調整工藝，簡要舉例如下。

① 對於一般電子計重秤、電子人體秤用雙連孔平行梁係列傳感器，當采用單麵貼片的偏心梁鋁製係列傳感器結構時，一般傳感器生產廠家大多采用 1 片 FG 係列的全橋應變計布片，但在應急情況下，可以采用中心距同彈性體應變梁中心距相同的 2 片 GB係列的半橋應變計並排布片。

② 對於一般板環式傳感器，一般傳感器生產廠家大多采用 2 片 BB 係列的應變計布片，但在應急情況下，也可以采用 2 片 HA 的雙 45°半橋片係列的應變計旋轉角度布片。

③ 對於某些應用於工控場合的輪輻式傳感器，一般傳感器生產廠家大多采用 8 片 3AB 的單 45°單軸係列應變計在應變梁的雙麵布片，在彈性體的應變梁布片尺寸允許的情況下，也可以應急采用 4 片 HA 的雙 45°半橋片係列的應變計在應變梁的單麵布片。

④ 對於 S 型雙連孔平行梁傳感器，例如1kg～50kg 內的低量程係列傳感器，我們許多應變計的用戶還大多采用 3AA 的單軸係列應變計，由於應變計在彎曲麵貼片時，容易出現粘貼及加壓操作不方便的問題，使貼片質量及效率受到影響。建議調整為 2AA 的單軸係列應變計，以進一步方便貼片特別是加壓的操作，確保應變計的貼片質量及定位良好。

三、在定型及調整稱重傳感器的布片工藝時，還要考慮的兩個具體工作，簡要說明如下

（1 ） 布片工藝的管理

這裏重點指的是布片工藝的管理有序性，即在大批量貼片時，如何對每個貼片員工的布片合理安排的問題，其中最常見的就是電阻應變計有不同的生產批號、或者同一生產批號但電阻值歸屬於不同阻值的情況比較常見。從嚴格意義上講，根據電阻應變計的生產批號及阻值來分組布片對傳感器的質量是有好處的。在實際大批量操作過程中，不管是單麵貼片，還是雙麵貼片，也不管傳感器數量的多少，應盡可能通過布片工藝管理的辦法，使同一支傳感器的每一片應變計在其生產批號及阻值上不混用。

（2 ） 考慮組橋工藝、防護與密封的需要如方便操作性方麵，在考慮布片工藝時，可以從要求應變計製造廠家的設計工藝上，對電阻應變計焊點的如何排列走向、焊點的個數、形狀及大小，應變計的定位標以及由於實際需要做的標識等，提前同電阻應變計製造廠家協商確定。同時，在實際布片時，還要考慮好電阻應變計焊點朝向位置的確定。而在改善組橋質量及密封質量方麵，也可以對電阻應變計製造廠家提出訂做要求，如通過延長電阻應變計的基底尺寸改善傳感器的絕緣性能等，不再盡述。

四、結束語

以上內容，隻是根據本人多年的現場工作經驗以及對電阻應變計和稱重、測力傳感器的認識進行一些總結，僅供業內人士參考和探討，同時希望能對相關人員有所啟發或幫助。稱重測力傳感器的布片及調整工藝是傳感器生產製造廠家較為關鍵的基礎工藝之一，在定型和調整其工藝時，必須基於傳感器的綜合性能、產品質量、工藝操作的方便性以及成本等方麵綜合考慮，同時借助必要的工藝調整思路和方法，才能達到為稱重測力傳感器產品服務的最終目的。

由於水平有限，所述內容難免有缺點和錯漏，敬請專家和同仁給予指正。

參考文獻：

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[2] 東莞市華蘭海電子有限公司.電阻應變計選型樣本[Z].2009.

[3] 劉九卿.應變式稱重傳感器技術動向和發展趨勢[C].第五屆全國稱重技術研討會論文集.2006.

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