應變式稱重傳感器故障檢測方法及步驟

      本文對模擬稱重傳(chuan) 感器的定義(yi) 、組成和工作原理予以簡要說明，在此基礎上提出稱重係統一些常見故障中有關(guan) 傳(chuan) 感器部分的檢測方法和步驟。以便電子衡器生產(chan) 和使用者對傳(chuan) 感器故障的
準確分析和判定，提高行業(ye) 產(chan) 品綜合應用的基礎技術水平。
【關(guan) 鍵詞】  
    模擬稱重傳(chuan) 感器  
    定義(yi)   組成和工作原理  故障  
    檢測方法  檢測說明
                                                                                   
    電阻應變式稱重傳(chuan) 感器是一種將力信號轉換為(wei) 電信號的機電元件，廣泛應用於(yu) 電子稱重領域，自動控製和自動檢測領域等，是稱重和檢測係統的核心元器件。其定義(yi) 、組成和工作原理如下： 
    定義(yi) ：考慮到使用地點的重力加速度（g）和空氣浮力（f）的影響後，通過把其中一種被測量（質量）轉換成另外一種被測量（輸出）來測量質量的力傳(chuan) 感器。

                         被測量（質量）                    稱重傳(chuan) 感器                 輸出 

          組成：敏感元件+傳(chuan) 感元件+測量電路
          其中：敏感元件——彈性體(ti) ；傳(chuan) 感元件——電阻應變計；測量電路——惠斯登電橋
          工作原理：以金屬材料為(wei) 轉換元件的電阻應變計，其轉換原理是基於(yu) 金屬電阻絲(si) 的電阻——應變效應。所謂應變效應是指金屬導體(ti) （電阻絲(si) ）的電阻值隨變形（伸長或縮短）而發生改變的一種物理現象。如下圖所示：
                                              L             L
                             F D                                         F
                                                             d             
                                                   
          1）受力前（F=0）電阻值                              2）受力後（F＞0）電阻變化值
                R=ρ·L/S          （1）                 
                                                                                               
                                                                                           （2）        ⊿R=R·Kε    
          式中：R——金屬絲(si) 的電阻（Ω）
                                       ；                   
                                                                   式中：⊿R——電阻變化量；
                 ρ——金屬絲(si) 的電阻率（Ω*M）
                                           ；                             R——原始電阻值；

    第八屆全國稱重技術研討會(hui)                                     
 
          L——金屬絲(si) 的長度（m）；                                K——應變計的靈敏係數；
          S——金屬絲(si) 的橫截麵積（m2）（πD2/4）                  ε——軸向應變
          D——金屬絲(si) 的直徑（m） 
    結論：金屬絲(si) 拉伸，電阻值增加； 金屬絲(si) 壓縮，電阻值減小。 
    了解上述組成及原理後不難想象：電阻應變式傳(chuan) 感器故障往往會(hui) 因為(wei) 一些人為(wei) 或自然因素損壞，比如傳(chuan) 感器過載，衝(chong) 擊，或不小心跌落，大力拽傳(chuan) 感器導線，雷擊或大電流通過傳(chuan) 感器，化學腐蝕，潮氣浸蝕或高粉塵環境以及傳(chuan) 感器內(nei) 部的元器件的老化等。直接導致的後果可能是稱重係統漂移，顯示不穩定或不顯示數據等現象。下麵主要介紹稱重係統一些常見的故障中有關(guan) 傳(chuan) 感器部分檢測方法和步驟，供我們(men) 的廣大用戶在實際中參考應用。 
    首先，在從(cong) 稱重係統中拆除稱重傳(chuan) 感器前應該仔細慎重地判別係統的結構和傳(chuan) 感器是否存在下列問題： 
    1）檢查是否是係統傳(chuan) 力故障，可能由於(yu) 灰塵，機械部位未對準，元件傳(chuan) 力延緩等原因，而非傳(chuan) 感器故障；
     2）檢查係統在傳(chuan) 力部位是否有損傷(shang) ，鏽蝕或者明顯的磨損；冬季應注意傳(chuan) 感器傳(chuan) 力部位是否有結冰現象，影響係統的傳(chuan) 力和複位；
     3）檢查係統的限位裝置是否工作，其間隙是否符合要求；
     4）檢查傳(chuan) 感器電纜線與(yu) 接線盒和顯示儀(yi) 表連接是否正確，有無斷線或連接導線接觸不良的情形；重點檢查總線九芯插頭及接線盒內(nei) 的接線可靠性；
     5）檢查接線盒和儀(yi) 表是否有故障，尤其是接線盒中電位器和接線端子的情況；
     6）檢查傳(chuan) 感器是否鏽蝕、受潮（特別是貼片孔區域）；傳(chuan) 感器電纜線的完整性；傳(chuan) 感器電纜線入口處的環境等。
     ※ 建議用戶配備下述的儀(yi) 表設備作為(wei) 檢測傳(chuan) 感器的必要的裝置：
     A）高性能經校準的數字萬(wan) 用表（四位半以上），檢查準確度能達到±0.Ω和±0.01mv, 檢查傳(chuan) 感器的零點輸出和橋路完整性；
     B）兆歐表（絕緣表），測試傳(chuan) 感器的絕緣阻抗。推薦量程範圍 50VDC 下測試 5000MΩ。
     一般傳(chuan) 感器生產(chan) 廠家均應按照相關(guan) 的技術標準生產(chan) ，該產(chan) 品詳細的技術性能數據在隨產(chan) 品附送的合格證上，合格證上提供了詳細的輸入/輸出阻抗，絕緣阻抗，零點輸出，輸出靈敏度和正確的接線代碼標識等。
     特別建議：傳(chuan) 感器企業(ye) 要更快更準確的對用戶退回的傳(chuan) 感器進行分析反饋，應需要廣大用戶的大力配合，建議通過下表形式將您在現場遇到的故障情況詳細做好記錄，隨產(chan) 品或直接傳(chuan) 真給傳(chuan) 感器公司，以便對症分析，反饋改善措施。提供如下樣表，供用戶參考。同時衡器企業(ye) 也應通過此表記錄情況對服務人員的工作情況作出一定的檢查。  
    檢測說明： 
    *步：零點輸出檢查 
    零點輸出，即傳(chuan) 感器在沒有載荷的情形下的輸出值，所有的載荷（包括秤體(ti) 、傳(chuan) 力件等靜載荷）都必須去掉的情況下，測試傳(chuan) 感器的輸出。傳(chuan) 感器零點應該是在傳(chuan) 感器設計安裝使用要求的狀態下測試所得值，防止傳(chuan) 感器本身自重帶來的錯誤影響。傳(chuan) 感器應該連接在穩壓電源上，采用產(chan) 品說明書(shu) 或樣本中推薦使用的激勵電壓。測試紀錄傳(chuan) 感器的毫伏電壓輸出值，除以傳(chuan) 感器的激勵電壓，就得出傳(chuan) 感器的零點輸出值（mV/V 。 ）比較這個(ge) 輸出值與(yu) 傳(chuan) 感器的合格證上的數值（如果可能）或者與(yu) 傳(chuan) 感器公司的樣本中相應數據，即可得出傳(chuan) 感器的零點輸出是否合格的結論。 
    分析：傳(chuan) 感器零位*性的變化一般會(hui) 因為(wei) 傳(chuan) 感器的超載或受瞬間衝(chong) 擊導致。而如果傳(chuan) 感器的零位周期性的變化可能是由於(yu) 應變計受潮或由於(yu) 其他原因導致的內(nei) 部變化所致，當然這種情況也可以檢測傳(chuan) 感器的絕緣阻抗和測試橋路電阻檢查出來。 
    第二步：測試絕緣阻抗 
    一般我們(men) 要求測試傳(chuan) 感器的引出線和傳(chuan) 感器本體(ti) （彈性體(ti) ，外殼等）之間的阻抗。注意，將傳(chuan) 感器和接線盒以及儀(yi) 表斷開。調試好絕緣測試箱（表），然後將表筆一端接傳(chuan) 感器的電纜線（輸出，輸入，屏蔽線等），一端接傳(chuan) 感器的本體(ti) （彈性體(ti) ，外殼等）。一般要求，該阻抗≥5000MΩ。注意：不得使用絕緣箱的表筆測試傳(chuan) 感器的輸入，輸出阻抗，因為(wei) 絕緣箱的輸出電壓高於(yu) 傳(chuan) 感器內(nei) 部電器元件的耐壓值。 
    分析：我們(men) 一般要求傳(chuan) 感器引出線與(yu) 彈性體(ti) 間的絕緣阻抗≥5000MΩ。絕緣值偏低可能是由於(yu) 傳(chuan) 感器橋路受潮或局部橋路受損。特別低的絕緣阻抗（≤1KΩ）可能是傳(chuan) 感器受潮嚴(yan) 重而導致橋路與(yu) 彈性體(ti) 短接或內(nei) 部連線絕緣層擊穿受損。傳(chuan) 感器絕緣低的直接表現就是傳(chuan) 感器輸出不穩定，而且會(hui) 隨環境條件的變化而變化，甚至受打印機的工作幹擾。 
    第三步：測試橋路阻抗 
    測試橋路阻抗就是檢測傳(chuan) 感器橋路的完整性，檢測時，應將傳(chuan) 感器同接線盒和其它測試設備斷開。輸入和輸出阻抗測試是用數字萬(wan) 用表表筆依次在傳(chuan) 感器的輸入端頭和輸出端頭處量取阻抗值，對比測試值與(yu) 產(chan) 品的合格證的數值；橋路對稱度的確認是指用數字萬(wan) 用表量取一個(ge) 輸入端同一個(ge) 輸出端間的阻抗，依次量取可以得出 4 組阻抗值，在*對稱補償(chang) 的傳(chuan) 感器中，該四組阻抗值的極差值不得大於(yu) 1Ω（精度低的萬(wan) 用表該值不得大於(yu) 2Ω）
                                                     。 
    分析：橋路阻抗的變化常常是由於(yu) 橋路受損或斷開，電子元器件失效或內(nei) 部短路。這可能是由於(yu) 大電流或電壓（雷擊或焊接電流）擊穿燒毀電橋，或者由於(yu) 衝(chong) 擊或震動疲勞導致，或者超高溫度等原因導致。 
     第四步：測試傳(chuan) 感器輸出 
    將傳(chuan) 感器單獨接在穩壓電源上，使用激勵電壓 10～15VDC。 將傳(chuan) 感器的輸出端接在毫伏表上（或將萬(wan) 用表打在直流毫伏檔），依據傳(chuan) 感器的安裝使用狀態，在傳(chuan) 感器的加載端上加載，觀測傳(chuan) 感器

    第八屆全國稱重技術研討會(hui) 的輸出變化。 
    分析：正常情形下，傳(chuan) 感器應該有一個(ge) 正向的輸出。如果傳(chuan) 感器的輸出異常，可能是由於(yu) 傳(chuan) 感器接線錯誤或者傳(chuan) 感器應變計與(yu) 彈性體(ti) 基體(ti) 脫落、內(nei) 部斷路等導致。 
    關(guan) 於(yu) 傳(chuan) 感器檢查表 
    文中向客戶提供了一份傳(chuan) 感器檢查表，意在指導我們(men) 的用戶進行對傳(chuan) 感器的檢測，請盡可能按照該份表格填寫(xie) 檢測內(nei) 容。一方麵，傳(chuan) 感器公司質量分析人員可以依據該內(nei) 容判斷用戶使用中的故障內(nei) 容，從(cong) 而對用戶方的使用進行有目的性的指導、幫助；另一方麵，對用戶退回的產(chan) 品，傳(chuan) 感器公司可以依據用戶提供的表內(nei) 信息進行有目的的判定，以提高分析的針對性和分析效率，加快信息反饋速度。zui終希望能在雙向溝通交流中推動我們(men) 傳(chuan) 感器及衡器基礎技術的良好發展。