称重传感器的品质决定了车载称重系统的性能。由于车载称重的应用环境非常恶劣,其对称重传感器的耐久性、稳定性以及动态称重精度等品质的要求也更高。为了提高称重传感器的耐久性与稳定性,人们对称重传感器的的设计与制造工艺进行了多方面的探索研究,其中,称重传感器的焊接密封是其研究热点之一。对称重传感器来说,保持敏感元件感受应变的能力是确保其各项性能的关键,而激光加工技术(如激光焊接、激光冲击、激光表面微织构化等)在提高密封连接可靠性、消除残余应力、保持应力传递效率和提高使用寿命等方面具有很强的工艺与技术优势。因此,本文采用激光焊接、激光冲击以及激光表面织构化等技术对称重传感器(简称传感器)开展了密封连接、残余应力调制以及对贴片表面微织构化等一系列工艺技术与机理研究,主要研究工作与结论如下:(1)分析研究了密封膜片结构对称重传感器输出的影响。采用P型有限元法,对焊接三种不同密封膜片的悬臂梁型传感器输出灵敏度进行了理论模拟分析与优化设计,获得了密封膜片结构尺寸对传感器输出灵敏度影响的一般规律。模拟结果显示优化后的碗型密封膜片对传感器输出灵敏度的影响最小,降低到了2%FS(Full Scale)以下。通过传感器的性能检测试验,分析比较了传感器在焊接不同密封膜片前后的各项性能变化,结果表明传感器输出灵敏度的变化与模拟结果基本一致。同时研究也发现,激光焊接密封工艺对传感器稳定性还是存在一定的影响。(2)为了进一步研究激光焊接密封工艺对传感器稳定性存在一定影响的成因,论文开展了激光焊接工艺产生残余应力的规律及其对传感器稳定性影响的机理研究。构建了传感器激光焊接热应力场的数值仿真模型,模拟结果表明,传感器应变区存在的残余应力主要是切向压应力,其应力分布曲线的几何形态不受激光焊接工艺参数变化的影响,呈对称分布,且与传感器焊接区的切向残余应力分布存在一定相关性。实验测试和理论分析发现,该传感器应变区的切向残余压应力约占其在满量程输出时应力变化量的3.5%。根据以上研究结果,建立了传感器在循环受力加载时其焊接区表面残余应力释放趋势的数学模型,从而揭示了焊接残余应力对传感器稳定性的影响机理。(3)针对传感器工作时,焊接区残余应力发生变化,导致应变区残余应力再分布,最终影响了传感器稳定性的问题。论文开展了激光表面冲击处理传感器焊接区与调制应变区残余应力分布特性的理论及实验研究。通过建立传感器激光冲击动态应力场的数值仿真模型,揭示了激光冲击参数对焊接区以及应变区残余应力场的影响规律。依据模拟分析结果,设计优化了激光表面冲击处理实验方案,并对传感器样品进行激光表面冲击处理,测试结果表明:传感器的重复性误差减小了43%,激光冲击处理焊接区可以显著改善传感器焊后的稳定性。实验中还发现经过激光表面冲击处理后,传感器的非线性、滞后等指标也得到了很好的改善,初步分析认为是激光表面冲击处理提高了密封连接处局部的材料屈服强度所致。(4)针对传感器本体与应变片粘结耐久性受到传统工艺限制的问题,提出了采用纳秒脉冲激光对传感器贴片表面进行织构化加工的新工艺。文中设计了三种不同织构图案,然后对不同图案进行了激光工艺参数优化。首先,通过对贴片表面的表征,发现不同激光工艺参数对贴片表面的硬度影响较小,而表面粗糙度则有明显提高,结果表明激光构造的贴片微织构可以满足传感器粘结工艺的要求。进一步研究还发现,在贴片表面粗糙度没有发生显著变化的情况下,采用单次平行扫描的织构图案在激光功率18W,频率70kHz,扫描速度700mm/s的加工条件下,贴片粘结胶层厚度最佳,由此对贴片表面微织构形貌与粘结胶厚度变化规律进行了理论分析,提出了预测胶层厚度的理论模型。最后,传感器的对比疲劳实验结果表明,与传统喷砂工艺处理相比,上述加工参数制作的传感器样品的疲劳寿命提高了25%,证明了激光表面织构化可以显著提高传感器的耐久性,并从物理和化学等两方面探索了其耐久性提高的机理。(5)将通过多重激光加工与改性处理的传感器装配在农机捆草车上进行了跑合称重实验。首先,分析了传感器的安装方式对当前农机草捆车载称重系统精度的影响机理,并提出了支撑点半浮动的改进方案,解决了当前农机草捆车载称重系统的重复性与静态测量精度问题。然后,针对农机车载称重环境的复杂性,探讨了利用多传感器数据提高称重精度的方法。提出了一种基于模糊识别判断草捆与称重传感器状态的多传感器数据融合方法,用于补偿称重传感器的惯性测量误差,实验表明,该方法可以提高草捆称重精度。目前,该传感器已经装配在农机捆草车中,获得了实际应用。