地磅稱重傳感器的制造與使用工藝質(zhì)量

稱重傳感器，是地磅的核心部件，是一種知識(shí)密切型和技巧密切型多學(xué)科綜合性的高技術(shù)產(chǎn)品。應(yīng)變計(jì)、應(yīng)變膠、密封膠、補(bǔ)償元件與彈性體及安裝使用環(huán)境和工藝對(duì)傳感器指標(biāo)都會(huì)產(chǎn)生直接影響，其制造工藝與安裝使用工藝的質(zhì)量控制已被重點(diǎn)關(guān)注。重視稱重傳感器制造與使用中的工藝質(zhì)量控制，是地磅制造與使用企業(yè)提高稱重傳感器質(zhì)量，減少故障與損壞，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要工作。

一、概述

地磅，主要由稱重傳感器、稱重顯示儀表和承載器等部分構(gòu)成。稱重傳感器，是地磅的核心部件，稱重傳感器是一種知識(shí)密切型和技巧密切型多學(xué)科綜合性的高技術(shù)產(chǎn)品。目前，我國(guó)的地磅，仍以電阻應(yīng)變式測(cè)量原理為主，電阻應(yīng)變式稱重傳感器得到大量使用。

稱重傳感器，是稱重信息技術(shù)的前沿環(huán)節(jié)，如果沒有傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行可靠的采集和轉(zhuǎn)換，則可靠的測(cè)量是難以實(shí)現(xiàn)的。電阻應(yīng)變式稱重傳感器（以下簡(jiǎn)稱稱重傳感器）是一種用金屬?gòu)椥泽w作為力—電轉(zhuǎn)換功能的計(jì)量器具。稱重傳感器的產(chǎn)品質(zhì)量與使用壽命，依賴于制造工藝質(zhì)量控制和安裝使用質(zhì)量控制。作為地磅的關(guān)鍵部件稱重傳感器，其制造工藝與安裝使用工藝的質(zhì)量控制已被重點(diǎn)關(guān)注。

二、稱重傳感器在地磅中的使用特性

（一）稱重傳感器的技術(shù)結(jié)構(gòu)特性稱重傳感器，是一種以金屬?gòu)椥泽w作為力轉(zhuǎn)換為電應(yīng)變的功能元件，它由彈性體、應(yīng)變計(jì)和測(cè)量電路組成。它通過粘貼在彈性體敏感表面的電阻應(yīng)變計(jì)，在外加電源的激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)：力應(yīng)變—→電阻變化—→電信號(hào)變化等轉(zhuǎn)換。

稱重傳感器是一種典型的“機(jī)電一體化”器件。“機(jī)電 ”兩者在稱重傳感器內(nèi)部的 “結(jié)合點(diǎn)”：是應(yīng)變片和金屬?gòu)椥泽w敏感表面的粘貼膠層。所以，稱重傳感器技術(shù)，是一門涉及力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)等多門學(xué)科的邊緣學(xué)科。

由于稱重傳感器是由機(jī)械力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)等多門學(xué)科技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品，各種技術(shù)工藝對(duì)稱重傳感器的使用特性都會(huì)產(chǎn)生影響。

（二）稱重傳感器的現(xiàn)場(chǎng)使用特性

1、稱重傳感器的“零點(diǎn)漂移”

對(duì)于不同準(zhǔn)確度等級(jí)的稱重傳感器，其零點(diǎn)溫度系數(shù)的技術(shù)指標(biāo)是相應(yīng)不同的。環(huán)境溫度對(duì)不同等級(jí)的稱重傳感器產(chǎn)生不同的影響。

稱重傳感器在使用現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度狀況與生產(chǎn)制造時(shí)的補(bǔ)償作業(yè)、檢定作業(yè)時(shí)的環(huán)境溫度狀況是相差甚遠(yuǎn)的，稱重傳感器在使用現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的“溫漂”，大多是由溫度梯度引起的。因此，在使用中發(fā)現(xiàn)稱重傳感器出現(xiàn)過大的溫漂時(shí)，首先應(yīng)測(cè)試使用環(huán)境的溫度是否相對(duì)恒定，應(yīng)采取措施在其周圍創(chuàng)造一個(gè)局部的相對(duì)恒定的溫度環(huán)境。

2、超載、偏載、側(cè)向沖擊力和碰撞引起的零點(diǎn)變化

在使用中，如果施力平面與支承基面不平行，偏載情況就會(huì)惡劣。偏載或超載會(huì)使彈性體某一局部區(qū)段產(chǎn)生較大的塑性變形，零點(diǎn)就會(huì)突然變大，如果偏載引起的局部應(yīng)力超出強(qiáng)度極限，則會(huì)造成稱重傳感器的損壞。

側(cè)向沖擊力。在地磅的設(shè)計(jì)安裝時(shí)已考慮了側(cè)向力的影響，各種承載機(jī)構(gòu)、限位裝置就是針對(duì)使用中的側(cè)向力而設(shè)計(jì)的。側(cè)向力引起零點(diǎn)突變，往往是事故性的。

3、現(xiàn)場(chǎng)電磁場(chǎng)干擾引起的零點(diǎn)變化。如使用現(xiàn)場(chǎng)的空間電磁場(chǎng)突然沖擊或變化，至使在橋路網(wǎng)絡(luò)上或信號(hào)傳輸線上激起相當(dāng)量值的感應(yīng)電勢(shì)，會(huì)引起稱重傳感器的輸出波動(dòng)。

三、稱重傳感器制造與使用中的工藝質(zhì)量控制

稱重傳感器的質(zhì)量，是由采用的各種原材料的質(zhì)量、工藝因素、質(zhì)量管理等多方面原因決定的。解決了技術(shù)問題，但在管理上沒有下工夫，仍然不能獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，尤其是在批量生產(chǎn)的條件下，管理方面小的失誤，就可能造成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大量的損失。稱重傳感器的生產(chǎn)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，只有將技術(shù)與質(zhì)量管理有效的結(jié)合，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

（一）制造工藝質(zhì)量控制

1、稱重傳感器的制造技術(shù)，大約分為如下幾類：

（1）支持性工藝技術(shù)：彈性體的鍛造、機(jī)械加工、熱處理、表面處理等；

（2）基礎(chǔ)性工藝技術(shù)：應(yīng)變計(jì)、應(yīng)變膠、補(bǔ)償元器件、防護(hù)密封材料等；

（3）特殊性工藝技術(shù)：殘余應(yīng)力釋放、老化及穩(wěn)定處理等；

（4）核心工藝技術(shù)：貼片、補(bǔ)償、密封、檢測(cè)

等。

2、在稱重傳感器制造的質(zhì)量控制中，關(guān)鍵是要抓好重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

（1）關(guān)于應(yīng)變計(jì)、貼片膠、彈性體的質(zhì)量控制一般來說，這三種材料是做好傳感器的基礎(chǔ)

前提，基礎(chǔ)做不好，就不可能有好的質(zhì)量。所以，對(duì)基礎(chǔ)材料，要嚴(yán)格的選擇和控制。要選擇有質(zhì)量信譽(yù)的生產(chǎn)廠家供貨。嚴(yán)格的篩選應(yīng)變計(jì)、貼片膠、彈性體材料。

（2）貼片和固化工藝質(zhì)量控制這是制造高品質(zhì)稱重傳感器的關(guān)鍵，是稱重傳感器質(zhì)量的決定要素工藝。傳感器制造廠都知道它的重要性，但各自采取的方法是有所不同的。

貼片和固化工藝的關(guān)鍵在于嚴(yán)細(xì)程度。一是環(huán)境的清潔；二是操作者自身的清潔防護(hù)；三是膠水的使用；四是彈性體要清潔，五是應(yīng)變計(jì)的粘貼和固定準(zhǔn)確；六是防止貼片膠在連續(xù)使用中受到污染；七是夾具施壓準(zhǔn)確；八是固化溫度和保溫時(shí)間適當(dāng)；九是貼片操作人員在實(shí)踐中的操作方式與細(xì)心程度。

（3）防潮措施防潮措施，是保證傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的一項(xiàng)措施。若密封性能不好，會(huì)使傳感器受到濕熱的影響，使應(yīng)變計(jì)及密封材料受潮，絕緣下降，造成秤的零點(diǎn)漂移。

（4）傳感器蠕變性能匹配和溫度補(bǔ)償一般來講，零點(diǎn)溫度補(bǔ)償由于容易實(shí)現(xiàn)，所以要全數(shù)進(jìn)行；在此補(bǔ)償之前，要確保貼片、固化工藝和夾具的質(zhì)量穩(wěn)定，保只有一個(gè)因素變化。

（二）安裝使用的質(zhì)量控制

1、稱重傳感器的接地（1）地電位接地。局部地區(qū)的地電位，事實(shí)上是經(jīng)常變動(dòng)的，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地電位的變化，主要來源于電器設(shè)備的漏電，電力線路的開閉和電力設(shè)備的負(fù)載變化及雷電的影響。

（2）屏蔽與外殼接地。屏蔽接地樁的位置應(yīng)選擇地電位恒定為零的地區(qū)，樁位應(yīng)盡量就近解決。

稱重傳感器有全封閉的金屬外殼，對(duì)粘貼在彈性體上的應(yīng)變計(jì)及測(cè)量電路具有防潮作用，使內(nèi)部器件不受電磁場(chǎng)干擾及防止熱幅射的防護(hù)作用。為保證稱重傳感器本身有穩(wěn)定的零電位，不受設(shè)備電位波動(dòng)的影響，除設(shè)備須安全接地外，稱重傳感器外殼也應(yīng)單獨(dú)接地。

（3）設(shè)置稱重傳感器大電流回流電纜，以防止雷擊時(shí)或承載器上進(jìn)行電焊等操作時(shí)電流對(duì)稱重傳感器的影響。

2、機(jī)械安裝影響

稱重傳感器的安裝，聯(lián)接螺絲的材質(zhì)和夾緊力，彈性體和安裝面的平整程度，有無(wú)毛刺；安裝面材質(zhì)的影響：不銹鋼，電鍍鋼材，鑄鋁，鑄鐵等，由于結(jié)合面摩擦力的不同，對(duì)傳感器溫度性能的影響；所以，要注重安裝工藝質(zhì)量控制。

（1）對(duì)稱重傳感器的搬運(yùn)，應(yīng)輕拿輕放。沖擊、碰撞、跌落都可能對(duì)稱重傳感器的計(jì)量性能造成損害；

（2）安裝稱重傳感器的底座，安裝面應(yīng)平整清潔，不應(yīng)有油膜膠膜存在，應(yīng)進(jìn)行水平調(diào)整，尤其是稱重傳感器多于 3 個(gè)以上的稱量系統(tǒng)，使用中更應(yīng)調(diào)整各個(gè)稱重傳感器的水平一致。

（3）稱重傳感器的加載方向都是確定的，使用時(shí)一定要在此方向上加載，盡量避免橫向力、附加彎矩扭矩的產(chǎn)生；秤臺(tái)上禁止長(zhǎng)期放置重物，以防稱重傳感器產(chǎn)生“蠕變”。

（4）應(yīng)經(jīng)常檢查承載系統(tǒng)有無(wú)運(yùn)動(dòng)不順現(xiàn)象。可用在秤臺(tái)上加、減約千分之一的額定負(fù)荷，觀察顯示儀表是否有反映的方法來檢查可動(dòng)部件是否被“沾污”或受卡。

3、傳感器的安裝和四角誤差調(diào)整調(diào)，調(diào)整工裝與秤臺(tái)的安裝位置關(guān)系。

傳感器的安裝，影響到傳感器的性能，對(duì)于小量程的傳感器更要注意，避免在安裝中使傳感器受到較大的力，損壞到傳感器的應(yīng)變梁。力矩大小要與螺絲的大小相匹配，避免將彈性體的螺紋拉壞；彈性體和秤架的結(jié)合面，不能有突起或毛刺；四角調(diào)整工裝與傳感器的中心相對(duì)位置，要與秤架的位置相匹配。若彈性體應(yīng)變梁的壁厚不均，或者應(yīng)變計(jì)的粘貼位置偏離，造成四角誤差較大，在調(diào)整中還要注意用力不當(dāng)會(huì)引起零點(diǎn)變化以及造成傳感器的零點(diǎn)不穩(wěn)定。傳感器的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償是在傳感器不受力的情況下進(jìn)行的，當(dāng)在秤上安裝后，要注意考察在傳感器受力的情況下，零點(diǎn)溫度的值是否會(huì)發(fā)生變化。

四、稱重傳感器在使用中的故障與診斷

稱重傳感器是地磅的敏感元件，也是電子衡器的核心部件，而稱重傳感器的故障將直接影響地磅的準(zhǔn)確性，而造成稱重傳感器故障的影響因素多而雜，因此，用戶對(duì)稱重傳感器的故障要高度重視。

（一）稱重傳感器故障成因稱重傳感器，由于其工作機(jī)理上涉及的學(xué)科交錯(cuò)和元器件的交錯(cuò)，也就造成其故障成因的交錯(cuò)和故障診斷的困難與復(fù)雜。

稱重傳感器的故障成因，大致可分為以下三大類：

一是純機(jī)械構(gòu)件引起的故障—彈性體引起的；

二是電橋網(wǎng)絡(luò)線路引起的故障—電橋及線路引起的；

三是粘貼部位引起的故障—粘貼工藝引起的。

但不管哪類故障，都會(huì)通過“不平衡輸出”反映出來。稱重傳感器的使用故障的形成，也是由稱重傳感器的技術(shù)結(jié)構(gòu)特性所決定的。

（二）稱重傳感器故障診斷方法地磅的故障現(xiàn)象總是在系統(tǒng)的終端顯示儀表表現(xiàn)出來，故障現(xiàn)象表現(xiàn)后，不要盲目地拆卸稱重傳感器，應(yīng)采用相應(yīng)的方法找出故障點(diǎn)。

眾所周知，無(wú)論是工程上使用的復(fù)雜地磅和測(cè)力系統(tǒng)，還是在實(shí)驗(yàn)室使用的試驗(yàn)裝置，它們都是由一個(gè)或多個(gè)傳感器、機(jī)械裝置（承載器）、系統(tǒng)中間接線盒、傳輸電纜和檢測(cè)儀表組成的?，F(xiàn)場(chǎng)計(jì)控技術(shù)人員診斷傳感器故障時(shí)，首先應(yīng)判斷故障來自測(cè)量系統(tǒng)的哪個(gè)環(huán)節(jié)。

1、可采用以下簡(jiǎn)易方法進(jìn)行檢查：

（1）檢查機(jī)械裝置的安裝狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)和排除明顯的機(jī)械故障；

（2）用一臺(tái)同類型不同量程的高準(zhǔn)確度、小傳感器當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器來測(cè)量判別顯示器是否有故障；

（3）打開中間接線盒，用一臺(tái)正常的儀表分別檢測(cè)每只稱重傳感器的工作狀態(tài)，判斷某只稱重傳感器是否有故障；

（4）用電工三表或搖表檢查電纜是否受傷。用以上方法縮小故障范圍，找出有故障的稱重傳感器。對(duì)有故障的稱重傳感器應(yīng)作進(jìn)一步的測(cè)試與分析，并及時(shí)了解故障發(fā)生時(shí)的運(yùn)行情況。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榉Q重傳感器引起故障，常常與違規(guī)操作使用或機(jī)械裝置異?；蚴褂铆h(huán)境的變化等因素有關(guān)，如果不加分析盲目地更換新的稱重傳感器，當(dāng)類同情況再次發(fā)生時(shí)，會(huì)重蹈覆轍，會(huì)接連損壞價(jià)格昂貴的稱重傳感器，給生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)帶來更大的損失。

2、采用監(jiān)測(cè)記錄、跟蹤比較、分析診斷的方法，檢查稱重傳感器的“亞健康”狀態(tài)。掌握在實(shí)際稱量工況條件下，傳感器從亞健康到故障的時(shí)間間隙。對(duì)所有在線運(yùn)行的稱重傳感器可進(jìn)行全面監(jiān)控，有效了解稱重傳感器在特定工況下的

生命周期。

五、結(jié)束語(yǔ)

近年來，稱重傳感器技術(shù)得至了發(fā)展和成功應(yīng)用，各種地磅已成為可信任的稱重設(shè)備。稱重傳感器作為地磅的關(guān)鍵部件，已深為人們所關(guān)注。由于稱重傳感器其工作機(jī)理上涉及的學(xué)科交錯(cuò)和元器件的交錯(cuò)，也就造成其故障成因的交錯(cuò)和故障診斷的困難與復(fù)雜。

我國(guó)電阻應(yīng)變式稱重傳感器生產(chǎn)工藝，主要為手工操作，人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。因此，制造廠家控制“應(yīng)變計(jì)、貼片膠、密封膠、補(bǔ)償元件、彈性體及貼片固化”影響因素，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提；重視制造技術(shù)與制造工藝，是提高稱重傳感器產(chǎn)品質(zhì)量的根本途經(jīng)；使用環(huán)境與安裝工藝對(duì)稱重傳感器的性能產(chǎn)生影響；所以，用戶要注重安裝工藝質(zhì)量控制和改造使用環(huán)境，改進(jìn)操作方法，注重維護(hù)檢修，是提高稱重傳感器使用壽命的重要途徑。

重視稱重傳感器制造與使用中的工藝質(zhì)量控制，是地磅制造與使用企業(yè)提高稱重傳感器質(zhì)量，減少故障與損壞，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要工作。