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地磅称重传感器的制造工艺与使用故障浅谈

时间:2019-01-24 13:03 来源:http://www.dadegame.com/ 点击数:

称重传感器是地磅的核心部件称重传感器是一种知识密集型和技巧 密集型多学科综合性的高技术产品。称重传感器作为地磅的关键部件,已深为人们所关 注。为减少或消除称重传感器的使用故障,制造厂家要下力研究应变片、应变胶、密封肢、 补偿元件与弹性体对传感器指标的影响,改善制造工艺,提高制造水平和制造质量,用户要 改造现场环境,改进操作方法注重维护检修等都是十分重要的。

、概述

我国衡器工业已由传统的机械衡器步人集传 感器、微电子、计算机技术于一体的电子衡器新 阶段,电子衡器已普遍应用于各行各业。

地磅主要由称重传感器、称重显示仪表 和承载器等部分构成。称重传感器是电子衡器的 核心部件,是一种知识密集型和技巧密集型多学 科综合性的高技术产品。目前,我国的电子衡器, 仍以电阻应变式测量原理为主,大量使用电阻应 变式称重传感器。

称重传感器是称重信息技术的前沿环节,如 果没有其对原始信息进行可靠的采集和转换,则 可靠的测量是难以实现的。电阻应变式称重传感 器(以下简称称重传感器”)是一种用金属弹性 体作为力——电转换功能的计量器具。称重传感 器作为地磅的关键部件,已深为人们所关注。 为减少或消除称重传感器的使用故障,制造厂家 要下力气研究应变片、应变胶、密封胶、补偿元 件与弹性体对传感器指标的影响,改善制造工艺, 提高制造水平和制造质量,用户要改造现场环境, 改进操作方法注重维护检修等,都是十分重要 的。以下是笔者在这方面的粗浅认识。

二、称重传感器的使用特性

称重传感器由于其工作机理上涉及的学科交 错和元器件的交错,也就造成其故障成因的交错 和故障诊断的困难与复杂。
称重传感器的故障成因,大致可分为以下三 大类:

一是纯机械构件引起的故障——由弹性体引 起的;

二是电桥网络线路引起的故障——由电桥及 线路引起的;

三是麵雛引®W由粘贴工艺引起的。

但无论哪类故障,都会通过不平衡输出

反映出来。称重传感器使用故障的形成也是由 称重传感器的技术结构特性所决定的。

(一)称重传感器的技术结构特性

称重传感器是一种以金属弹性体作为力转换 为电应变的功能元件,它由弹性体、应变计和测 量电路组成。它通过粘贴在弹性体敏感表面的电 阻应变计,在外加电源的激励下实现:力应变电阻变化电信号变化等转换。

称重传感器是一种典型的机电一体化”器 件。机电两者在称重传感器内部的结合点是应变片和金属弹性体敏感表面的粘贴胶层。所 以,称重传感器技术是一门涉及力学、电学、化 学等多门学科的边缘学科。

由于称重传感器是由机械力学、电学、化学 等多门学科技术结合的产品,各种技术工艺对称 重传感器的使用特性都会产生影响。

(二)称重传感器的现场使用特性

称重传感器的零点漂移

对于不同准确度等级的称重传感器,其零点 温度系数的技术指标相应是不同的。如我国称重 传感器制造现行执行的零点变化参数要求的规定 如表1所示

1

技术指标

称重传感器等级

备注

0.02

0。03

0.05

0。1

0.2

0。5

1.0


环境温度每变化10T时的零点变化()

0.02

0.03

0.05

0.1

0。2

0。5

1。0


 

由上可见,环境温度对不同等级的称重传感 器产生不同的影响。称重传感器在使用现场的环 境温度状况与生产制造时的补偿作业、检定作业 时的环境温度状况是相差甚远的,称重传感器在 使用现场出现的温漂”,大多是由温度梯度引起 的。因此,在使用中发现称重传感器出现过大的 温漂时,首先应测试使用环境的温度是否相对恒 定,应采取措施在其周围创造一个局部相对恒定 的温度环境。

超载、偏载、侧向冲击力和碰撞引起的零 点变化

在使用中,如果施力平面与支承基面不平行, 偏载情况就会恶劣。偏载或超载会使弹性体某一 局部区段产生较大的塑性变形,零点就会突然变 大,如果偏载引起的局部应力超出强度极限,则 会造成称重传感器的损坏。

侧向冲击力。在电子衡器的设计安装时已考 虑了侧向力的影响,各种承载机构、限位装置就 是针对使用中的侧向力而设计的。侧向力引起零 点突变,往往是事故性的。

现场电磁场干扰引起的零点变化

如使用现场的空间电磁场突然冲击或变化, 致使在桥路网络上或信号传输线上激起相当量值 的感应电势会引起称重传感器的输出波动。

针对以上使用特性,使用单位应该从供电电 源、环境温度、机械结构及机械操作等方面采取 措施,减少或消除对称重传感器的影响。

称重传感器在使用中的要求与故障诊断分析。

(一)称重传感器故障诊断方法

电子衡器的故障现象总是在系统的终端显示 仪表表现出来,故障现象表现后,不要盲目地拆 卸称重传感器,应采用相应的方法找出故障点。

众所周知,无论是工程上使用的复杂电子衡 器和测力系统,还是在实验室使用的试验装置, 它们都是由一个或多个传感器、机械装置、系统 中间接线盒、传输电缆和检测仪表组成的。现场 计控技术人员诊断传感器故障时,首先应判断故 障来自测量系统的哪个环节。

(1)可采用以下简易方法进行检査

检查机械装置的安装状态,发现和排除明 显的机械故障;

用一台同类型不同量程的高准确度、小传 感器当作标准信号发生器来测量判别显示器是否有故障;

打开中间接线盒,用一台正常的仪表分别 检测每只称重传感器的工作状态,判断某只称重 传感器是否有故障;

用电工三表或摇表检查电缆是否受伤。

用以上方法缩小故障范围,找出有故障的称

重传感器。对有故障的称重传感器应作进一步的 测试与分析,并及时了解故障发生时的运行情况。 这一点很重要,因为称重传感器引起故障,常常 与违规操作使用、机械装置异常或使用环境的变 化等因素有关,如果不加分析盲目地更换新的称 重传感器,当类同情况再次发生时,会重蹈覆辙, 会接连损坏价格昂贵的称重传感器给生产和经 济带来更大的损失。

(2)采用监测记录、跟踪比较、分析诊断的方 法,检查称重传感器的亚健康状态。掌握在 实际称量工况条件下,传感器从亚健康到故障的 时间间隙。对所有在线运行的称重传感器可进行 全面监控,有效了解称重传感器在特定工况下的 生命周期。

(二)称重传感器现场使用的安装要求

称重传感器的接地

地电位接地。局部地区的地电位,事实上 是经常变动的,工业现场地电位的变化,主要来 源于电器设备的漏电电力线路的开闭和电力设 备的负载变化及雷电的影响。

屏蔽与外壳接地。屏蔽接地粧的位置应选 择地电位恒定为零的地区,桩位应尽量就近解决。

称重传感器有全封闭的金属外壳,对粘贴在 弹性体上的应变计及测量电路具有防潮作用,使 内部器件不受电磁场干扰及防止热幅射的防护作 用。为保证称重传感器本身有稳定的零电位,不 受设备电位波动的影响,除设备须安全接地外, 称重传感器外壳也应单独接地。

设置称重传感器大电流回流电缆,以防止 雷击时或承载器上进行电焊等操作时电流对称重 传感器的影响。

2机械安装影响

对称重传感器的搬运,应轻拿轻放。冲击、 碰撞、跌落都可能对称重传感器的计量性能造成

损害。

安装称重传感器的底座,安装面应平整清 洁,不应有油膜胶膜存在应进行水平调整,尤 其是称重传感器多于3个以上的称量系统,使用 中更应调整各个称重传感器的水平一致。

 

称重传感器的加载方向都是确定的,使用 时一定要在此方向上加载,尽量避免横向力、附 加弯矩扭矩的产生;枰台上禁止长期放置重物, 以防称重传感器产生蠕变'

应经常检查承载系统有无运动不顺现象。 可用在秤台上加、减约千分之一的额定负荷,观 察显示仪表是否有反映的方法来检査可动部件是 否被沾污或受卡。

四、重视制造技术与工艺,提高产品质量, 是减少称重传感器使用故障的根本途径。

制造技术与工艺,是称重传感器研制和批量 生产过程中最活跃、最积极的因素,是企业保证 产品质量、提高竞争能力和提高经济效益的重要 手段。在称重技术日趋先进发达,电子衡器市场 竞争日趋激烈的今天,称重传感器制造企业更应 重视制造技术与工艺所起的作用。

我国应变式称重传感器生产工艺的主要问题 是手工操作与控制成份大,人为的因素对产品质 量影响较大,生产效率低,不适合多品种、大批 量生产。

称重传感器的制造技术分为:

支持工艺技术:弹性体的锻造、机械加工、 热处理、表面处理等;

基础工艺技术:应变计、应变胶、补偿元 器件、防护密封材料等;

特殊工艺技术残余应力释放、老化及稳 定处理等;

核心工艺技术贴片、补偿、密封、检测

等。

通过制造技术与工艺的改进,重点解决称重 传感器自身的零点漂移问题,提高称重传感 器产品的稳定性。称重传感器零点输出的大小, 是制作工艺质量、设计质量的反映,也是潜在故 障的一种最明显的体现。

称重传感器零点偏大,给传感器的可靠性构 成潜在危险;零点的变化,也会使传感器的稳定 性失去保障,使用期间发现零点偏大,肯定是故

障所致

 

称重传感器零点的长期稳定,是称重传感器 可靠性和稳定性中一项前提性的技术指标。

五、结束语

近年来,称重传感器技术取得了成功的应用 和迅猛的发展,它正使国内称重领域经历一场深 刻的变革,各种电子衡器已成为可信任的称重设 备。称重传感器作为电子衡器的关键部件,已深 为人们所关注。由于称重传感器其工作机理上涉 及学科交错和元器件交错,也就造成其故障成因 的交错和故障诊断的困难与复杂。为减少或消除 称重传感器的故障,除制造厂家应下力气研究应

变片、应变胶、密封胶、补偿元件与弹性体对称 重传感器指标的影响,改善制造工艺,提高制造 水平外,用户应改造现场环境改进操作方法, 注重维护检修等都是十分重要的。减少称重传感 器的故障与损坏,是提高企业经济效益的一项重 要工作。


 


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