大型地磅示值不稳定故障的诊断方法

在室外安装的大型地磅由于受到多种因素的影响，经常会出现示值不稳定 的现象，由于考虑到读者对象是具体从事地磅检定的基层检定人员，本文按照编写教材的 模式，从发生问题的原因入手，再分别介绍排除这些故障的方法。

一、多种影响示值不稳定的原因

(一）环境条件对地磅的影响

1.温度

地磅在检测时规定的温度界限为-10℃/40℃， 对于中准确度等级（即俗称3级）的地磅特殊温度 界限为30℃。环境温度的稳定不超过衡器规定温度 范围的1/5，并且不大于5T (蠕变测试为2℃)，温 度变化速率每小时不超过5℃。在正常使用中往往 要高于以上的规定界限范围，一般也就是-20℃ /50℃左右。所以对于特殊环境下使用的地磅，都是 需要根据具体现场条件专门设计制造的。

2.湿热

在标准温度20℃及50%相对湿度；在规定温 度范围的高温和85%的相对湿度下，地磅都应该 满足最大允许误差的规定。实际上，不但江南地 区许多时间的湿热情况远远高于这些指标，就是 一些称量含水量比较高的物品的地磅，也面临高 湿热的影响。所以使用时一定要注意地磅的排水 系统是否完好，不能在基础中存留大量的积水， 增加了安装环境的湿度。

(二）绝缘不良对系统的影响

1.称重仪表绝缘

由于称重仪表使用的范围比较广泛，因而在 称重仪表的使用和贮存的环境中，有许多环境因 素（如温度、湿度、霉菌、盐雾等）影响了称重 仪表的正常工作，影响到称重仪表的工作可靠性 和使用寿命。为了减少称重仪表受这些环境因素 的影响，提高工作可靠性、延长工作寿命，对称 重仪表进行必要的绝缘防护，如在安装合格的印 刷电路板组装件上喷涂保护涂层。对于使用环境 比较恶劣的称重仪表，还需要对其元器件、元器 件与外壳之间的空隙或引线孔中，注人绝缘材料。

（1）湿度影响

潮湿会使许多材料吸水，降低了材料的机械 强度和耐压强度，从而造成元器件性能的变化 (电阻值下降等），甚至造成漏电和短路故障。空 气中相对湿度大于65%时，物体表面会附着厚度 约0.001?0.01 pm的水膜。如有酸、碱、盐等溶 解于水膜中，会使产品外露面加速受到腐蚀。

（2）霉菌影响

霉菌会降低和破坏材料的绝缘电阻、耐压强 度和机械强度，严重时可使材料腐烂脆裂。会腐 蚀绝缘材料，使其电阻率下降；腐蚀电子电路， 使其频率特性等发生严重变化，影响称重仪表的 正常工作。此外，霉菌的侵蚀，还会破坏元件和 整机的外观。

（3）盐雾影响

海水与潮湿的大气结合，形成带盐分的雾滴， 称为盐雾。盐雾对金属和金属镀层产生强烈的腐 蚀，使其表面产生锈蚀现象，造成称重仪表内部的零部件、元器件表面上形成固体结晶盐粒，导 致其绝缘强度下降，出现短路、漏电的现象。

2.称重传感器绝缘

（1）电阻应变计的绝缘

电阻应变计的绝缘强度是指已粘贴的电阻应变 计的敏感栅及引线与试件之间的电阻值。对于应变 测量系统，绝缘电阻下降将使称重传感器的灵敏度 (额定输出）降低，电阻应变计的指示应变产生误 差。对于应变式称重传感器，绝缘电阻降低将引起 零点漂移，输出无规律变化直至性能失效。

提高绝缘电阻的有效途径是选用绝缘性能良 好的粘接剂和基底材料，并进行充分的固化和后 固化处理。

（2）称重传感器的防护密封

因为水能渗人几乎所有的聚合物，而产生增 塑。包括粘贴电阻应变计粘结剂在内的，所有的 粘结剂，都会受到空气中水分和氧气的影响。如 果防护密封不良，电阻应变计和应变粘结剂吸收 了空气中的水分，就会使粘结剂层膨胀增塑，造 成绝缘电阻、粘结强度和刚度急剧下降，引起零 点漂移后输出无规律变化，直至称重传感器失效。

1）开放型密封

利用弹性体应变区内的盲孔、通孔、沟槽等 结构，选择合适的防护与密封材料，根据其分子 结构和聚集状态进行配方设计，将其分层浇灌在 盲孔内，固化后即可起到防护与密封作用。

2）焊接密封

目前国内外采用较多的焊接类型主要有电子 束焊、激光焊、保护气体下的电弧焊和脉冲氩弧 焊等3不管采用何种焊接方式密封，都必须进行 严格的检漏测试。

3.电缆线绝缘

（1）材料

电缆线的绝缘体材料一般为热塑性聚丙烯、 PVC-12型聚氯乙烯或交联乙烯。

（2）外观

表面应光亮、无斑点，不应出现脱皮、粗细 不均匀、裂纹、冷缩及凹凸不平等缺陷。

（3）标准

符合GB5023-1997《额定电压450/750V以下聚氯乙烯绝缘电缆)〉的标准。

4.接线盒防潮

盒盖的密封质量、密封接头的密封质量是决定 接线盒防潮性能的关键，一是器件的制作质量，一 是安装质量的优劣。如果使用环境比较潮湿，可以 在接线盒内加人蓝色硅胶干燥剂，并定期更换。

(三）称重传感器零点输出变化的影响

影响零点输出指标的原因有以下多种情况：

1.称重传感器弹性体变形

称重传感器产生弹性变形的原因有多种

（1）设计选用的不合理

在设计地磅时，由于没有考虑特殊情况下作 用到称重传感器上的载荷，致使称重传感器受到 超出额定范围的作用力，使结构发生变形。

（2）使用不得当

使用中，使用者操作方法不得当，致使衡器 局部变形较大，称重传感器结构发生变形。

2.称重传感器残余应力影响

金属结构件在加工过程中，都会产生一定的 残余应力，例如，称重传感器的机械加工、热处 理加工、喷砂处理等，甚至粘贴应变计前采用砂 纸打磨，也会产生残余应力。为了消除这些残余 应力，一般采取冷热循环法，脉动疲劳法，超载 静压法，振动时效处理等方法。所以，称重传感 器使用周期内会出现初始不稳定期，稳定期和疲 劳不稳定期。其中初始不稳定期，就是由于弹性 元件在进行加工、热处理、表面打磨、电阻应变 计加压固化等工艺过程中，产生的残余应力不断 松弛释放而形成的。

3.应变计的制造质量

（1）电阻应变计绝缘强度下降；

（2）电阻应变计表面残余应力的影响；

（3）应变粘结剂固化不充分而产生的机械滞后。

(四）接地系统对地磅示值不稳定的影响

1.地磅承载器接地

在称量过程中地磅承载器上，经常会集聚一 定容量的静电，这些静电不单单会击穿元器件， 在爆炸危险区域引起爆炸。而且，这些静电还会 通过电缆线传递到称重仪表中，会使电子地磅的 示值产生不稳定。接地系统的可靠性也就成为关 注的重点，一是初始安装的可靠性是否能保证达 到要求（一般是不大于4(1); 二是使用中都能达 到，不会因为金属的腐蚀而影响了接地指标。

2.称重仪表接地

在工业环境中使用的电子地磅，可能会受到 工频交变磁场的影响，引起称重仪表的示值产生 无规则的变动。

3.称重传感器接地

这里所说的接地，是指采用接地电缆对称重分别连接称重传感 器的上下垫板上，让可能产生的电流绕过称重传 感器本体。即使地磅承载器上的静电通过称重传感 器，也会使其应变计损坏，造成地磅示值不稳定。

4.电缆线接地

外界的工频交变磁场、脉冲电磁场、射频电 磁场、动力输电线等，对信号电缆线的干扰，使 电子地磅的示值不稳定。

(五）地磅结构对示值不稳定的影响

1.结构件的强度

当地磅结构件的设计强度不能满足最大安全 载荷的要求时，在多次称量载荷反复作用下，局 部结构件造成损害，使地磅的示值产生不稳定现 象。在很多情况下不将承载器等结构件移出安装 位置，是很难发现这些机构的缺陷。

2.结构件的刚度

由于地磅结构件的设计刚度不能满足被称量 载荷的负荷要求，每当向地磅承载器上施加载荷 时，特别是施加满量程的载荷时，地磅的承受作 用力的部件（如：承载器、底座、支架等）就会 产生较大的变形。表现在衡器重复性性能、偏载 性能不能达到允许误差指标，造成示值的不稳定。

3.结构件的制造工艺

在科技大词典中，蠕变是指金属材料在恒定 温度和恒定应力的长期作用下，随着时间的延长, 材料会慢慢地发生塑性变形的现象。蠕变可以在 小于材料的屈服点的应力下发生。地磅的结构件 大部分都是金属材料的，必然会产生蠕变现象。 同时这些结构件又都是采用焊接方式加工制造的， 自然都或多或少存在焊接残余应力的聚集问题。 如果在加工工艺中没有考虑如何将这些应力如何 均化（俗称：释放），必然在随后的初期使用中， 产生示值不稳定的现象。

(六）基础质量对示值不稳定的影响

1.钢筋混凝土质量

设计时的强度质量、施工时的配比、浇筑、 养护等方面的质量，都会直接影响钢筋混凝土的 整体性能，从而当重载车辆称量时，造成示值不 稳定的现象。

2.承重板的施工质量

为了确保多个承重板保持在一个水平面上, 一般情况下承重板都是进行二次浇筑的，这样这 个浇筑质量就成为影响称量的因素。如果承重板 下面的混凝土不能充分充填，每当重载车辆称量 时，承重板发生变形造成示值不稳定。

二、诊断大型地磅显示值不稳定故障的基本 程序如下

检査接地系统—检查接线盒—检査电缆线— 检査称重传感器零点输出指标—用载荷依次测试 支撑点—检查连接件—检査承重板―检査环境温 度—检査环境湿度

步骤1检査接地系统

检查该地磅接地点布置的齐全性、合理 性情况；

使用地阻仪，检测所有接地点的接地电 阻是否符合规定指标。

步骤2检查接线盒

检査接线盒盒盖和密封接头的防潮性能；

检查接线盒接地线的连接状况。

步骤3检查电缆线

检査电缆线的外观质量是否符合要求；

检查电缆线的绝缘强度是否符合要求；

对于动力供电电缆附近的电缆线’ 一定需要 进行穿管处理。

步骤4检查称重传感器零点输出指标

使用高灵敏度万用表的电压档测试称重传感 器的零点输出信号。将没有承受载荷的单只称重 传感器接入称重仪表上，称重仪表接通电源后， 将万用表的电压档测试称重传感器的输出端电压 信号，这时输出端电压信号不能大于额定输出的 1%。SP，当激励电压为12V，称重传感器灵敏度 为2mV/V时。

零点输出电压=激励电压x称重传感器灵敏 度 x 1%=12V x 2mV/V x l%=0.24mV。

如果该称重传感器的零点输出指标大于这个 值，那么该称重传感器可能已经损坏了。

步骤5用载荷依次测试支撑点

采用单位体积较重的车辆或重物，依次放置 每只称重传感器上方的承载器上，观察称重仪表的示值变化情况。如果示值超出该重量最大允许 误差，应进行局部调整；如果某点示值不变化或 变化不正常，说明该点的称重传感器有质量问题， 需要单独测量。

步骤6检查连接件

检查连接件（如限位装置）的关联情况，是 否有槎碰现象；检查结构件的强度、刚度，观察 其变形量是否能影响地磅的称量性能。

步骤7检查承重板

使用手锤等工具敲击承重板，从声音中判断 混凝土的充填质量。

步骤8检查环境温度

检查地磅使用环境的温度变化情况，是否在 允许的温度范围之内，同时注意单位时间的温度 变化是否在允许的范围之内。

步骤9检查环境湿度

检查地磅使用环境的湿度，是否影响了衡器 的正常工作。

以上是仅仅从地磅示值不稳定的角度，将影 响这些不稳定的原因和如何排除的步骤一一介绍 了一下，由于文章的幅面有限，还有许多情况没 有谈到，敬请原谅。