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械故障及電氣故障，對機械效應使稱重傳感器產生故障的原因進行了分析，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

地磅傳感器技術是當今世界令人矚目、迅猛發展的高新技術之一，也是當代科學發展的一個重要標志，與通信技術、計算機技術共同構成二十一世紀信息產業的三大支柱。地磅稱重傳感器作為傳感器的一個重要分支也得到了廣泛的應用。在實際應用中掌握常見故障的分析與排除也是至關重要。

地磅稱重傳感器的故障通常是指產品在運輸、安裝調試、現場使用中被損壞或實際誤差超過允許誤差。一般分為機械故障和電氣故障兩種。

二、地磅稱重傳感器的機械故障

地磅稱重傳感器作為一種組合式結構型的傳感器，其主要金屬部件包括彈性體、密封蓋、出線頭、底板、壓頭等 （不同結構形式及不同應用場合時略有差別）。在稱重傳感器實際應用現場當中可能遭受到的破壞分為：機械效應、化學效應、溫度效應、電磁及射線干擾效應。其中機械效應是導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或衡器系統設計時要充分考慮應

用中的沖擊載荷，沖擊載荷會導致稱重傳感器的彈性體永久變形而無法修復。

（二） 偏載引起的故障一套稱重系統或衡器系統使用多個稱重傳感

器時，要充分考慮到偏載對傳感器的損壞。避免實際重量只分配給部分或側重于單個傳感器而導致過載損壞。在實際應用中由于在設計之初沒有充分考慮系統的偏載系數而導致單只或多只傳感器因受力不均導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裝置或選擇

傳感器的量程來避免。

（四） 側向沖擊引起的故障任何稱重系統安裝完成后必然產生固有的側向

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

（五） 其他機械效應引起的故障產品運輸過程中的振動、跌落；傳感器上下受力面在外力作用下變形導致受力不均等。

在稱重傳感器的常規故障中機械故障的損壞率比較高，所以說在實際使用中要務必重視。大多稱重傳感器在實際安裝過程中需要一定的設備配合，既耗時又耗力，盡量減少因機械效應對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 所示的橋路網絡為例進行介紹，需要強調的是，圖 1 中未涉及到半導體應變計的線性補償，同時其他補償方法也可能有多種，本文只依據圖 1 進行分析。

R 零：為零點的調整電阻，圖 1 中的方法是采用電阻并聯法進行補償，還有一種方法是橋臂串聯康銅絲或錳銅絲的方法。圖 1 中的 + 和 - 代表原始零點在補償目標的偏大和偏小時不同的補償位置，實際電路中只對一個方向進行了補償，不可能兩個方向都補償。圖 1 中全部畫出只是為了便于分析。

R 溫：為零點溫度補償電阻。圖 1 中的 + 和 -代表原始偏差在補償目標的偏大和偏小時不同的補償位置，實際電路中只對一個方向進行了補償，不可能兩個方向都補償。圖 1 中全部畫出只是為了便于分析。

R12：輸出阻抗調節電阻，對輸出阻抗進行調整，使其達到一致。有力于多只傳感器并聯使用時輸出一致。

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

R4、R5：彈性模量補償片，是補償溫度對靈敏度的影響。

R6、R7：彈性模量調節電阻，是補償溫度對靈敏度影響的線性化。

R2、R3：靈敏度調節電阻，是對靈敏度進行補償，使其達到指定的輸出值。

R1：輸入阻抗調節電阻，對輸入阻抗進行調整，使其達到一致。

通過上述電路不難看出其電路焊點多，且大部分傳感器出于對密封的考慮，放置電路板和焊接的位置都比較小，所以在焊接時務必重視焊接質量，比如焊接應變計焊點時電烙鐵溫度不能過高，也不能在應變計上停留時間過長，否則可能引起應變計的基底炭化，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絡上，若橋路網絡密封不佳容易造成絕緣性能差，無法使用。另外彈性體的設計不合理造成局部高應力；機加工粗糙，彈性體內應力分布不平衡時；在頻繁加載的情況下都容易造成零點持續漂移。

下面就以對一個四芯電纜出線頭無任何標記的稱重傳感器判斷來分析實例：

將萬用表打到電阻測量檔 2000Ω，拿四芯線中的任意一芯線，依次測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數據：

（1） 假如三個數據中其中一個較大，其他兩個數據較小且相等。則可基本判定橋路正常，數據大的一組線為輸出端或輸出端。結合稱重傳感器的技術指標，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行加載，通過二次儀表的示值顯示趨勢就可以完全判斷各芯線的具體標記。目前市場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指標為準。

（2） 假如三個數據中完全不同且偏差較大，則可判斷橋路已斷開，此產品已無法使用。

四、地磅稱重傳感器常見故障的匯總如表 1 所示。

地磅稱重傳感器的故障現象及故障點較多，有時可能會出現同一個故障現象是由多個故障點中的一個或幾個造成。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理。通過實際操作與不斷總結，可對稱重傳感器常見故障進行快速、準確的分析、判斷與排除。