全密封称重传感器制作技术和考核试验

　　前言

　　称重传感器有很多种类型, 例如悬臂梁式、柱式、桥式和 S 型等等, 但就密封形式而言, 通常又可分成胶封类和气密焊接型两大类。可靠性和防护等级要求不太高的可以用胶封, 而可靠性和防护等级要求很高的还是要用气密焊接类型的。我们在本文参考文献[1]和[2]中已经介绍过了用 PCT 方法快速比较传感器防护胶性能的问题, 本文主要介绍全密封传感器的制作技术和考核试验的情况。

　　一、需要密封的几个接口

　　现以悬臂梁式传感器为例来分析问题

　　1.弹性体主要应变部位与应变片的密封

　　这部分是 L/C 最敏感的部位, 它的密封要求最严, 通常要求用氩弧焊或激光焊接, 并且内部要求充以氮气等惰性气体, 为了防止密封焊盖对 L/C 参数的影响,( 特别是对滞后的影响) 通常不能用平盖板,特别是对于小量程的 L/C要使用打凹形的盖板, 尽可能使封焊后的盖板对弹性体的形变参数影响最小。

　　2.传感器内部连线窗口的密封

　　因为在传感器内部, 这部分和贴应变片的部位是通的, 所以密封要求和上述要求相同, 但因为它没有应变敏感区, 所以可以用平盖封焊, 这不会影响L/C 的参数。

　　3.电缆线引入传感器内部接口处的密封

　　①传统的密封方法

　　现在多数厂家都是用各种胶或环氧树脂密封的, 大家忽略了一个重要的问题, 即电缆线和应变计在 L/C 内部是连通的, 这部分如果是用胶封的, 那就相当于应变计部位也是用胶密封的, 因为周围环境中的潮气水气会从胶封处漏到 L/C 内部, 而 L/C 内部水气也是可以连通的, 所以这个接口处应该采用气密封接。

　　②我们专利的密封方法

　　我们设计了一个可伐合金芯柱, 芯柱中间打了四个孔, 再用已烧好玻璃珠的可伐合金丝穿过其中,再将玻璃珠烧熔在可伐芯柱中。这样每根可伐丝之间都是通过玻璃珠绝缘的, 又通过玻璃珠把它们和芯柱融封成了一个整体, 因为玻璃的密封性能非常好, 属于良好的气密封接材料, 再把可伐芯柱用氩弧焊或激光焊和不锈钢弹性体焊接密封起来, 这样的L/C 就属于全密封型的称重传感器。采用可伐合金丝的作用是因为它的热膨胀系数和玻璃的热膨胀系数相匹配( 4.8×10-6~4.9×10-6/℃) 当环境温度改变热胀冷缩时作为绝缘材料的玻璃不会开裂而漏气[3]。

　　二、相应的检漏技术

　　1.加压粗检法

　　人们都习惯于说气密封装的产品漏或者不漏,严格来说, 所有的气密封装产品都是有“ 漏孔”的, 只不过“ 漏孔”有大有小, 漏孔大的其漏气速率就大, 漏孔小的, 其漏气速率就小。由于检查大漏率和小漏率的手段和方法不同, 通常分成粗检漏( 漏率≥5Pa.cm3/S)和细检漏( 漏率≤5Pa.cm3/S) 两大部分。