影響弦式儀器長期穩定性的因素

傳感器部件材料的選擇：材料的選擇通常是決定儀器長期穩定性的第一個因素。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、耐腐蝕和長期穩定性，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1000MPa，此時傳感器仍應穩定地工作。

　　鋼弦預張與固定技術：傳感器的鋼弦用預定的張力固定著，保持初始張力不變的技術是至關重要的，因為在長期受力狀態下，鋼弦固定端的滑動或徐變都會引起錯誤的信息。鋼弦的固定技術被認為是生產高品質傳感器的關鍵技術。經驗證明，采用傳統的機械夾持工藝難以保持預定的張力從而無法保證所有批量生產的傳感器具有相同的長期穩定性。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，鋼弦的長度應盡可能短。然而，考慮到弦端固定及線圈應置于弦中心位置的要求，過短的弦常會帶來一些制造上的困難。此外，當弦非常短時，在諧振情況下把弦激活變得更加困難。綜上所敘述，對于特定類型的傳感器例如壓力傳感器來說，弦長、膜片的直徑、偏移量存在一個最優組合。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穩定的環境，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：由于大部分工程儀器是工作在惡劣環境中，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的地方都用雙“Ｏ”型環將傳感器密封在機殼里。在傳感器機殼內有加工好的“Ｏ”型環槽，這就允許“Ｏ”型環自由定位并防止機殼外的差動應力對傳感器造成影響。另外，在每個引線貫穿線圈內部空間的地方，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：一般認為工廠失效能有助于提高現場傳感器的長期穩定性，但并非所有的失效技術都保證能獲得滿意的長期穩定性。上面提及的其他生產商均采用了某種失效技術，然而測試數據并不能證明其失效技術的有效性。

　　電纜技術：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有影響，故對電纜的要求較其他傳感器低得多。但在長電纜條件下，多種原因產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雙絞并屏蔽起來。例如美國基康公司生產的電纜帶有鋁箔－聚酯薄膜絕緣帶，這種絕緣帶纏繞于導線周圍，且電纜內設有一根裸銅排擾線以便把產生的感應電流排放到大地。此外，導線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吸收率很小。實踐證明，這種技術是消除電子噪音的最好方法。采用這種技術，聯接“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歐姆范圍以內的情況，對其他傳感器如粘貼應變片式傳感器來說是一個嚴重問題，但振弦式傳感器卻可以正常工作。

　　傳感器的實驗室長期測試：在大多數工程應用中，傳感器通常是埋在結構體內，無法重新標定。在對結構特性和安全的可信程度作出決定時，具有很好的長期穩定性的傳感器就顯得特別重要。連續進行的實驗室長期測試可以顯示出傳感器的穩定性隨時間的變化情況并為安裝在現場的傳感器特性提供進一步的證明資料。同時，產品出廠的標定參數應該建立在經過連續進行的實驗室長期測試結果的基礎上。