使用MAX1452和MAX1455精密传感器信号调理集成电路对基于应变计的重量传感器进行校准和温度补偿越来越受欢迎。大型汽车安全产品供应商越来越多地转向使用力传感器来优化安全气囊展开力，以适应乘员的体重和展开情况的严重程度。

虽然MAX1452和MAX1455与16位得尔塔 - 西格马数字转换器(dac)结合了非常精细的修剪和校准分辨率，但它们无法弥补不良的校准程序和测试设置。校准重量传感器时需要考虑的要点在这里突出显示，以及关键的测试操作器功能。我们将讨论用于表征和初始原型生产的典型自重测试系统，因为这是通常用于表征和原型生产的类型。

典型的重量传感器特性需要使用自重测试台(有时也称为蠕变测试仪)，以获得准确和可重复的传感器寿命。为了达到预期的效果，必须注意几点。

• 试验台上正、负力载荷的夹具定位

• 传感器和电缆方向

• 传感器安装螺栓扭矩

• 重编号

• 轴-重量间隙(当使用自动称重器从负载上卸下重量时)

• 传感器安装后的预处理传感器和夹具

• 权值的单调应用与去除

• 黄金样品和数据跟踪(SPC)

安全

首先要说明的是安全问题。如果处理不当，用于称重传感器校准的砝码可能会很危险。建议的处理方法应包括以下几点:

• 一定要穿钢头鞋或钢鞋套。

• 这些都可以在任何工业服装或鞋类供应出口。如果不小心掉下来，这些砝码和固定装置的重量足以使脚骨骨折。

• 堆叠时，每隔3-4个砝码更换砝码安装槽方向。

• 在取重物的过程中，以相同方向堆叠的重物会发生倾斜，并从悬挂器上掉到作业人员的脚上。为了安全起见，砝码被设计成这样交替堆叠。

• 经常使用腿部肌肉来提升和降低重量。

• 弯曲背部以举起20LB的重量，除了在相同关节上的压缩重量负载本身外，腰部骨骼和肌肉会施加大约720 in - lb的扭矩。

• 始终用最大允许螺纹啮合固定夹具和杆。

• 仅接合一或两根螺纹(或两圈)的螺纹接头不能提供足够的螺纹接合，并且在负载下可能会脱落，导致重物和固定装置掉落。

不幸的是，上述安全预防措施通常被忽视，直到操作员或旁观者遭受严重打击，需要急诊室治疗。小心点，不要成为那样的人。

夹具定位

典型的双约束s弯重量传感器在正重量下的适当夹具方向如图所示图1． 标记为“A”的压力表是拉伸载荷，标记为“B”的压力表是压缩载荷。

“空载”状态实际上不是零，而是由悬臂式传感器的重量和悬挂器的重量(悬挂器包括螺纹杆、链条和称重盘)产生的正值。

图1所示。正砝码应用的夹具方向。

负重量的适当夹具方向示于图2． 标有“A”的压力表现在处于压缩状态，标有“B”的压力表现在处于拉伸状态。这产生负的传感器输出信号。传感器的方向不会改变。但是，固定装置现在长了大约1英寸。移除c形支架，垂直翻转它们，水平旋转它们产生这个夹具方向。

图2。负重量应用的夹具方向。

“空载”条件也不是零，而是由悬臂式传感器的重量和悬挂组件的重量产生的负值。这个空载条件与正空载条件完全相同，但极性相反。

当从空载到+负载和空载到负载循环时，总是有4种负载条件。实际上，我们将空载条件定义为+无载和-无载。

一个不适当的夹具安排显示在图3，传感器被翻转和旋转，但固定装置保持不变。乍一看，这似乎适用负重量，但仔细检查压力表“A”和“B”，发现它们与上面的图1处于相同的张力/压缩配置中，并产生相同的输出信号极性。

图3。负重量应用时夹具方向不正确。

传感器和电缆方向

在所有测试中保持传感器在相同的方向是很重要的，原因如下。首先，传感器本体是悬臂式负载。虽然双约束s -弯曲长倾向于抵消共模悬臂效应，但最好的做法是，当简单地注意夹具方向完全消除了这个问题时，不要依赖传感器特性来抵消。

其次，电缆的重量和拉力在电缆中会呈现出载荷。虽然它会对空载条件造成很小的误差，但通过适当地约束电缆，这是一个完全不必担心的误差。当电缆“挂在”或由传感器的“非主动”负载侧支撑时，可以实现适当的约束。传感器的非主动负载侧是c型支架连接到试验台上支架的一侧。

图4显示正确和不正确的电缆约束测试。一个简单的衣夹式夹子安装在上轴允许电缆约束的快速连接方法。

图4。正确和不正确的电缆约束，正确的显示在顶部。

重编号

并非所有的权重都是相等的。通常自重可通过二级或三级可追溯标准由合格的校准实验室追溯到NIST主要标准。有时，便宜的重量根本无法追踪，重量相差可达10%。在任何情况下，权重都应在边缘和顶部表面上标有唯一的识别号码，以便可以按重复顺序施加和移除权重。不相等的重量将导致对传感器施加轻微的非单调力。当这些权重以任意随机顺序施加时，结果是传感器输出曲线相对于线性是不可重复的。这在书中以一种夸张的方式表现出来图5． 如前所述，尽管这种随机方差误差很小，但如果每次都以相同的顺序应用权重，则完全不必担心。

图5。在随机序列中施加不相等权重引起的传感器输出方差。

Shaft-to-Weight间隙

当使用自动称重机构时，需要仔细控制称重槽内的轴位置。图6在衣架上有一个用于长衣架和长衣架的槽显示重量。当吊重物从悬挂器上取下时，螺纹杆轴和吊重物槽之间的任何接触都会导致滞后效应和/或对空载状态的错误测量。

图6。接触吊架轴的重量。

当使用自重测试仪进行蠕变测试时，这一点也很重要。力传感器的蠕变测试旨在测量当传感器在给定方向上承受载荷一段较长时间或超过极端温度时发生的半永久偏移位移的量。蠕变的图示见图7． 蠕变试验应包括空载测量(经过适当的预处理)、试验载荷测量的连续监测以及最终空载测量和随后的松弛特性。

图7。蠕变试验测量要求准确应用空载工况。

安装后的预调节传感器和夹具

传感器和夹具组件必须反复加载到满量程，并在每次传感器安装后，夹具螺栓的扭力，并在中止运行后三次返回空载。原因是在每个夹具和传感器接触面周围有一个小的摩擦部件，可以稍微改变传感器安装位置的应力分布。当施加载荷时，这个摩擦区域在空载和满载状态下滑动到最稳定的一点。传感器本身也将显示应力缓解保护聚合物涂层覆盖的仪表本身。负载循环三次可以减轻这些压力，并从传感器建立一个真正的无负载零输出，从而开始测试运行。

一个相关的现象是应变计传感器组件从空载到满载循环时的正常滞后。虽然这种类型的迟滞通常会导致小于0.01%的误差，但这是一个已知的误差因素，应该尽可能避免。这可以通过使用上面概述的3周期全负荷程序来避免，并且每当测试序列必须在某些间歇负荷值下中止并重新开始时，都可以应用该程序。

权值的单调应用与去除

在一个测试序列中，权重应在长时间内以不断增加的方式施加，在长时间内以不断减少的方式去除。这避免了干扰由上面概述的3周期预处理建立的滞后回路。这个序列显示在图8．

图8。权重的应用总是在增加或减少。

砝码还应小心地施加，以免无意中将砝码落在吊架上而对传感器产生很大的力。一个30磅的重物落在吊架上时可以产生数百甚至数千磅的力。当砝码被小心地施加时，在进行测量之前稳定悬挂的砝码也会简单得多。

黄金样品和数据跟踪(SPC)

测试组或质量保证组应维护几个“黄金样品”传感器(带或不带电子设备)，以确认或验证试验台的可用性。这些样品应在试验台上定期测量，并将数据记录在日志中。只有在金样运行并认为数据结果可接受后，才能放行设备使用。该日志成为设备在整个测试寿命期间的主要可追溯记录。当出现下列情况之一时，应运行金样:

• 试验台移动。

• 试验台或夹具被修改和/或更换。

• 重量被替换或改变。

• 在测试任何用于客户使用的传感器之前，设计或过程验证测试。

• 测试人员对测试人员的再现性检查

最后的评论

在生产重量传感器原型时，有一个记录在案的测试程序，并为操作人员提供自重测试设备的培训，可以节省宝贵的时间和精力。MAX1452和MAX1455器件的校准和温度补偿程序集成到整个校准序列中。MAX1452EVKIT和MAX1455EVKIT是评估套件，可提供传感器的快速原型评估。遵循整个程序将为新传感器设计提供可靠的特性数据，并且将更加可靠和可重复性，从而改善工程设计和概念评估时间。最重要的是，可以避免因重物和固定装置下落而造成的潜在操作人员伤害。