重復(fù)性是指在相同條件下多次測(cè)量同一力值時(shí)輸出結(jié)果的一致性,通常以滿量程的百分比表示。重復(fù)性誤差反映了傳感器的隨機(jī)波動(dòng)特性,其大小受制造工藝、材料穩(wěn)定性和環(huán)境噪聲等因素影響。
制造工藝的精度是影響重復(fù)性的關(guān)鍵因素。例如,應(yīng)變片的粘貼位置偏差、彈性體的加工公差以及電路元件的離散性都會(huì)導(dǎo)致重復(fù)性下降。某研究表明,采用高精度激光切割技術(shù)加工彈性體,可將重復(fù)性誤差從 0.2% FS 降低至 0.05% FS。材料的均勻性也至關(guān)重要,鋁合金彈性體的晶粒分布不均可能導(dǎo)致局部應(yīng)力集中,進(jìn)而引發(fā)重復(fù)性波動(dòng)。
環(huán)境噪聲對(duì)重復(fù)性的影響不可忽視。電磁干擾(如變頻器產(chǎn)生的高頻噪聲)可能導(dǎo)致輸出信號(hào)出現(xiàn)隨機(jī)跳變,而溫度波動(dòng)會(huì)改變應(yīng)變片的電阻特性,引發(fā)零點(diǎn)漂移。為了抑制噪聲,傳感器通常采用雙層屏蔽電纜和 π 型濾波電路,將噪聲衰減 60dB 以上。同時(shí),集成溫度傳感器并采用數(shù)字濾波算法(如卡爾曼濾波),可有效提升短期重復(fù)性(將秒級(jí)波動(dòng)從 ±0.3% FS 降低至 ±0.1% FS)。
實(shí)際應(yīng)用中,重復(fù)性的優(yōu)化需結(jié)合硬件設(shè)計(jì)和軟件算法。硬件層面,采用低噪聲放大器和高精度 ADC(如 24 位 Σ-Δ ADC)可提升信號(hào)分辨率;軟件層面,通過(guò)多次測(cè)量平均或機(jī)器學(xué)習(xí)模型(如 LSTM 網(wǎng)絡(luò))預(yù)測(cè)波動(dòng)趨勢(shì),進(jìn)一步降低隨機(jī)誤差。例如,某實(shí)驗(yàn)室測(cè)力系統(tǒng)通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法,將重復(fù)性誤差從 0.1% FS 壓縮至 0.02% FS,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)去噪。
不同行業(yè)對(duì)重復(fù)性的要求差異顯著。醫(yī)療設(shè)備(如手術(shù)機(jī)器人)通常要求重復(fù)性誤差低于 0.05% FS,以確保精確的力反饋控制;而工業(yè)稱重系統(tǒng)可接受 0.1%~0.3% FS 的誤差。因此,在選型時(shí)需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的傳感器,并在使用過(guò)程中定期進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試(如 500 次循環(huán)加載),確保性能穩(wěn)定。
值得注意的是,重復(fù)性與長(zhǎng)期穩(wěn)定性密切相關(guān)。長(zhǎng)期使用后,材料老化和機(jī)械疲勞可能導(dǎo)致重復(fù)性逐漸惡化。例如,鋁合金彈性體在經(jīng)歷 10?次循環(huán)載荷后,靈敏度可能衰減 0.2%,進(jìn)而影響重復(fù)性。因此,定期校準(zhǔn)(如每 3 個(gè)月一次)和預(yù)防性維護(hù)是保證重復(fù)性的重要措施。
天津力準(zhǔn)智能科技有限公司是專業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度測(cè)力傳感器廠家。主要產(chǎn)品有微型拉壓力傳感器、拉桿式拉壓傳感器、S型拉壓力傳感器、環(huán)形傳感器、柱式傳感器、軸銷類傳感器、稱重類傳感器、多軸力傳感器、扭矩傳感器、微型位移傳感器、壓力變送器(液壓傳感器)、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于10多種新型和智能化高端領(lǐng)域,包括工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、3C、新能源、機(jī)器人、機(jī)械制造、醫(yī)療、紡織、汽車、冶金以及交通等領(lǐng)域。