再談地磅稱重傳感器常見故障的分析與排除

本文主要闡述了地磅稱重傳感器的機(jī)械故障及電氣故障，對(duì)機(jī)械效應(yīng)使稱重傳感器產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行了分析，用完整的惠斯通電橋電路展示了稱重傳感器的電氣工作原理，有利于進(jìn)一步掌握其電氣特性，促使提高常見故障排除的效率。

一、綜述

地磅傳感器技術(shù)是當(dāng)今世界令人矚目、迅猛發(fā)展的高新技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成二十一世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。地磅稱重傳感器作為傳感器的一個(gè)重要分支也得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中掌握常見故障的分析與排除也是至關(guān)重要。

地磅稱重傳感器的故障通常是指產(chǎn)品在運(yùn)輸、安裝調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)使用中被損壞或?qū)嶋H誤差超過允許誤差。一般分為機(jī)械故障和電氣故障兩種。

二、地磅稱重傳感器的機(jī)械故障

地磅稱重傳感器作為一種組合式結(jié)構(gòu)型的傳感器，其主要金屬部件包括彈性體、密封蓋、出線頭、底板、壓頭等 （不同結(jié)構(gòu)形式及不同應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)略有差別）。在稱重傳感器實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中可能遭受到的破壞分為：機(jī)械效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、溫度效應(yīng)、電磁及射線干擾效應(yīng)。其中機(jī)械效應(yīng)是導(dǎo)致稱重傳感器損壞故障的主要原因。

（一） 沖擊載荷引起的故障在稱重系統(tǒng)或衡器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮應(yīng)

用中的沖擊載荷，沖擊載荷會(huì)導(dǎo)致稱重傳感器的彈性體永久變形而無法修復(fù)。

（二） 偏載引起的故障一套稱重系統(tǒng)或衡器系統(tǒng)使用多個(gè)稱重傳感

器時(shí)，要充分考慮到偏載對(duì)傳感器的損壞。避免實(shí)際重量只分配給部分或側(cè)重于單個(gè)傳感器而導(dǎo)致過載損壞。在實(shí)際應(yīng)用中由于在設(shè)計(jì)之初沒有充分考慮系統(tǒng)的偏載系數(shù)而導(dǎo)致單只或多只傳感器因受力不均導(dǎo)致傳感器過載后損壞。

（三） 過載引起的故障過載故障一般通過采用過載保護(hù)裝置或選擇

傳感器的量程來避免。

（四） 側(cè)向沖擊引起的故障任何稱重系統(tǒng)安裝完成后必然產(chǎn)生固有的側(cè)向

力，主要是由于上下承載點(diǎn)的不同心度；承載體的線膨脹系數(shù)不一致。固有側(cè)向力一般本身對(duì)傳感器不會(huì)造成損壞，導(dǎo)致傳感器受損的主要還是車輛或物料進(jìn)入承載體時(shí)的側(cè)向沖擊力。但一般通過側(cè)向限位能避免因沖擊過大引起傳感器故障。

（五） 其他機(jī)械效應(yīng)引起的故障產(chǎn)品運(yùn)輸過程中的振動(dòng)、跌落；傳感器上下受力面在外力作用下變形導(dǎo)致受力不均等。

在稱重傳感器的常規(guī)故障中機(jī)械故障的損壞率比較高，所以說在實(shí)際使用中要?jiǎng)?wù)必重視。大多稱重傳感器在實(shí)際安裝過程中需要一定的設(shè)備配合，既耗時(shí)又耗力，盡量減少因機(jī)械效應(yīng)對(duì)稱重傳感器造成損壞，即可減少損失又可提高效率。

三、地磅稱重傳感器的電氣故障

為了分析方便，以圖 1 所示的橋路網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行介紹，需要強(qiáng)調(diào)的是，圖 1 中未涉及到半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的線性補(bǔ)償，同時(shí)其他補(bǔ)償方法也可能有多種，本文只依據(jù)圖 1 進(jìn)行分析。

R 零：為零點(diǎn)的調(diào)整電阻，圖 1 中的方法是采用電阻并聯(lián)法進(jìn)行補(bǔ)償，還有一種方法是橋臂串聯(lián)康銅絲或錳銅絲的方法。圖 1 中的 + 和 - 代表原始零點(diǎn)在補(bǔ)償目標(biāo)的偏大和偏小時(shí)不同的補(bǔ)償位置，實(shí)際電路中只對(duì)一個(gè)方向進(jìn)行了補(bǔ)償，不可能兩個(gè)方向都補(bǔ)償。圖 1 中全部畫出只是為了便于分析。

R 溫：為零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻。圖 1 中的 + 和 -代表原始偏差在補(bǔ)償目標(biāo)的偏大和偏小時(shí)不同的補(bǔ)償位置，實(shí)際電路中只對(duì)一個(gè)方向進(jìn)行了補(bǔ)償，不可能兩個(gè)方向都補(bǔ)償。圖 1 中全部畫出只是為了便于分析。

R12：輸出阻抗調(diào)節(jié)電阻，對(duì)輸出阻抗進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到一致。有力于多只傳感器并聯(lián)使用時(shí)輸出一致。

R8～R11：為電阻應(yīng)變計(jì)，是將彈性體的應(yīng)變（ε） 轉(zhuǎn)化為電阻變化 （△R） 的敏感元件，一般常用的阻抗為 120Ω、350Ω、700Ω、1000Ω。電阻應(yīng)變計(jì)可靠的粘貼是保證傳感器正常工作的前提。

R4、R5：彈性模量補(bǔ)償片，是補(bǔ)償溫度對(duì)靈敏度的影響。

R6、R7：彈性模量調(diào)節(jié)電阻，是補(bǔ)償溫度對(duì)靈敏度影響的線性化。

R2、R3：靈敏度調(diào)節(jié)電阻，是對(duì)靈敏度進(jìn)行補(bǔ)償，使其達(dá)到指定的輸出值。

R1：輸入阻抗調(diào)節(jié)電阻，對(duì)輸入阻抗進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到一致。

通過上述電路不難看出其電路焊點(diǎn)多，且大部分傳感器出于對(duì)密封的考慮，放置電路板和焊接的位置都比較小，所以在焊接時(shí)務(wù)必重視焊接質(zhì)量，比如焊接應(yīng)變計(jì)焊點(diǎn)時(shí)電烙鐵溫度不能過高，也不能在應(yīng)變計(jì)上停留時(shí)間過長(zhǎng)，否則可能引起應(yīng)變計(jì)的基底炭化，造成了潛在的故障隱患。

稱重傳感器的電氣故障，一般主要集中在橋路網(wǎng)絡(luò)上，若橋路網(wǎng)絡(luò)密封不佳容易造成絕緣性能差，無法使用。另外彈性體的設(shè)計(jì)不合理造成局部高應(yīng)力；機(jī)加工粗糙，彈性體內(nèi)應(yīng)力分布不平衡時(shí)；在頻繁加載的情況下都容易造成零點(diǎn)持續(xù)漂移。

下面就以對(duì)一個(gè)四芯電纜出線頭無任何標(biāo)記的稱重傳感器判斷來分析實(shí)例：

將萬用表打到電阻測(cè)量檔 2000Ω，拿四芯線中的任意一芯線，依次測(cè)量它與其他三芯線的電阻值并記錄下來。接下來我們分析一下這三個(gè)數(shù)據(jù)：

（1） 假如三個(gè)數(shù)據(jù)中其中一個(gè)較大，其他兩個(gè)數(shù)據(jù)較小且相等。則可基本判定橋路正常，數(shù)據(jù)大的一組線為輸出端或輸出端。結(jié)合稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)，完全可以判定稱重傳感器的輸入和輸出分別是哪兩芯線。用手按在稱重傳感器上進(jìn)行加載，通過二次儀表的示值顯示趨勢(shì)就可以完全判斷各芯線的具體標(biāo)記。目前市場(chǎng)上汽車衡所使用的大量程雙剪切梁式傳感器橋路阻抗為 700Ω（輸入阻抗一般為 750 ±30Ω，輸出阻抗一般為701±3Ω）；小量程單剪切梁稱重傳感器橋路阻抗為 350Ω （輸入阻抗一般為 400±30Ω，輸出阻抗一般為 351±3Ω）。阻抗值在這里僅供參考，最終以制造廠家的技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn)。

（2） 假如三個(gè)數(shù)據(jù)中完全不同且偏差較大，則可判斷橋路已斷開，此產(chǎn)品已無法使用。

四、地磅稱重傳感器常見故障的匯總?cè)绫?/span> 1 所示。

地磅稱重傳感器的故障現(xiàn)象及故障點(diǎn)較多，有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)故障現(xiàn)象是由多個(gè)故障點(diǎn)中的一個(gè)或幾個(gè)造成。為了能夠充分掌握稱重傳感器的故障分析及排除，需要更多的了解其工作機(jī)理。通過實(shí)際操作與不斷總結(jié)，可對(duì)稱重傳感器常見故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分析、判斷與排除。