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，是一種知識密切型和技巧密切型多學科綜合性的高技術(shù)產(chǎn)品。應變計、應變膠、密封膠、補償元件與彈性體及安裝使用環(huán)境和工藝對傳感器指標都會產(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)濟效益的一項重要工作。

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密切型和技巧密切型多學科綜合性的高技術(shù)產(chǎn)品。目前，我國的地磅，仍以電阻應變式測量原理為主，電阻應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)，如果沒有傳感器對原始信息進行可靠的采集和轉(zhuǎn)換，則可靠的測量是難以實現(xiàn)的。電阻應變式稱重傳感器（以下簡稱稱重傳感器）是一種用金屬彈性體作為力—電轉(zhuǎn)換功能的計量器具。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，是一種以金屬彈性體作為力轉(zhuǎn)換為電應變的功能元件，它由彈性體、應變計和測量電路組成。它通過粘貼在彈性體敏感表面的電阻應變計，在外加電源的激勵下實現(xiàn)：力應變—→電阻變化—→電信號變化等轉(zhuǎn)換。

稱重傳感器是一種典型的“機電一體化”器件。“機電 ”兩者在稱重傳感器內(nèi)部的 “結(jié)合點”：是應變片和金屬彈性體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、電學、化學等多門學科的邊緣學科。

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

（二）稱重傳感器的現(xiàn)場使用特性

1、稱重傳感器的“零點漂移”

對于不同準確度等級的稱重傳感器，其零點溫度系數(shù)的技術(shù)指標是相應不同的。環(huán)境溫度對不同等級的稱重傳感器產(chǎn)生不同的影響。

稱重傳感器在使用現(xiàn)場的環(huán)境溫度狀況與生產(chǎn)制造時的補償作業(yè)、檢定作業(yè)時的環(huán)境溫度狀況是相差甚遠的，稱重傳感器在使用現(xiàn)場出現(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，首先應測試使用環(huán)境的溫度是否相對恒定，應采取措施在其周圍創(chuàng)造一個局部的相對恒定的溫度環(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，偏載情況就會惡劣。偏載或超載會使彈性體某一局部區(qū)段產(chǎn)生較大的塑性變形，零點就會突然變大，如果偏載引起的局部應力超出強度極限，則會造成稱重傳感器的損壞。

側(cè)向沖擊力。在地磅的設(shè)計安裝時已考慮了側(cè)向力的影響，各種承載機構(gòu)、限位裝置就是針對使用中的側(cè)向力而設(shè)計的。側(cè)向力引起零點突變，往往是事故性的。

3、現(xiàn)場電磁場干擾引起的零點變化。如使用現(xiàn)場的空間電磁場突然沖擊或變化，至使在橋路網(wǎng)絡(luò)上或信號傳輸線上激起相當量值的感應電勢，會引起稱重傳感器的輸出波動。

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)場大量的損失。稱重傳感器的生產(chǎn)是一項系統(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、機械加工、熱處理、表面處理等；

（2）基礎(chǔ)性工藝技術(shù)：應變計、應變膠、補償元器件、防護密封材料等；

（3）特殊性工藝技術(shù)：殘余應力釋放、老化及穩(wěn)定處理等；

（4）核心工藝技術(shù)：貼片、補償、密封、檢測

等。

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

（1）關(guān)于應變計、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，對基礎(chǔ)材料，要嚴格的選擇和控制。要選擇有質(zhì)量信譽的生產(chǎn)廠家供貨。嚴格的篩選應變計、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)鍵在于嚴細程度。一是環(huán)境的清潔；二是操作者自身的清潔防護；三是膠水的使用；四是彈性體要清潔，五是應變計的粘貼和固定準確；六是防止貼片膠在連續(xù)使用中受到污染；七是夾具施壓準確；八是固化溫度和保溫時間適當；九是貼片操作人員在實踐中的操作方式與細心程度。

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

（4）傳感器蠕變性能匹配和溫度補償一般來講，零點溫度補償由于容易實現(xiàn)，所以要全數(shù)進行；在此補償之前，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，事實上是經(jīng)常變動的，工業(yè)現(xiàn)場地電位的變化，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選擇地電位恒定為零的地區(qū)，樁位應盡量就近解決。

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

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

2、機械安裝影響

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）對稱重傳感器的搬運，應輕拿輕放。沖擊、碰撞、跌落都可能對稱重傳感器的計量性能造成損害；

（2）安裝稱重傳感器的底座，安裝面應平整清潔，不應有油膜膠膜存在，應進行水平調(diào)整，尤其是稱重傳感器多于 3 個以上的稱量系統(tǒng)，使用中更應調(diào)整各個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；秤臺上禁止長期放置重物，以防稱重傳感器產(chǎn)生“蠕變”。

（4）應經(jīng)常檢查承載系統(tǒng)有無運動不順現(xiàn)象。可用在秤臺上加、減約千分之一的額定負荷，觀察顯示儀表是否有反映的方法來檢查可動部件是否被“沾污”或受卡。

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

傳感器的安裝，影響到傳感器的性能，對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位置，要與秤架的位置相匹配。若彈性體應變梁的壁厚不均，或者應變計的粘貼位置偏離，造成四角誤差較大，在調(diào)整中還要注意用力不當會引起零點變化以及造成傳感器的零點不穩(wěn)定。傳感器的零點溫度補償是在傳感器不受力的情況下進行的，當在秤上安裝后，要注意考察在傳感器受力的情況下，零點溫度的值是否會發(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，由于其工作機理上涉及的學科交錯和元器件的交錯，也就造成其故障成因的交錯和故障診斷的困難與復雜。

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，應采用相應的方法找出故障點。

眾所周知，無論是工程上使用的復雜地磅和測力系統(tǒng)，還是在實驗室使用的試驗裝置，它們都是由一個或多個傳感器、機械裝置（承載器）、系統(tǒng)中間接線盒、傳輸電纜和檢測儀表組成的。現(xiàn)場計控技術(shù)人員診斷傳感器故障時，首先應判斷故障來自測量系統(tǒng)的哪個環(huán)節(jié)。

1、可采用以下簡易方法進行檢查：

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

（2）用一臺同類型不同量程的高準確度、小傳感器當作標準信號發(fā)生器來測量判別顯示器是否有故障；

（3）打開中間接線盒，用一臺正常的儀表分別檢測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。對有故障的稱重傳感器應作進一步的測試與分析，并及時了解故障發(fā)生時的運行情況。這一點很重要，因為稱重傳感器引起故障，常常與違規(guī)操作使用或機械裝置異常或使用環(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，當類同情況再次發(fā)生時，會重蹈覆轍，會接連損壞價格昂貴的稱重傳感器，給生產(chǎn)和經(jīng)濟帶來更大的損失。

2、采用監(jiān)測記錄、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)。掌握在實際稱量工況條件下，傳感器從亞健康到故障的時間間隙。對所有在線運行的稱重傳感器可進行全面監(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

近年來，稱重傳感器技術(shù)得至了發(fā)展和成功應用，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理上涉及的學科交錯和元器件的交錯，也就造成其故障成因的交錯和故障診斷的困難與復雜。

我國電阻應變式稱重傳感器生產(chǎn)工藝，主要為手工操作，人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。因此，制造廠家控制“應變計、貼片膠、密封膠、補償元件、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，改進操作方法，注重維護檢修，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)濟效益的一項重要工作。