再谈地磅称重传感器常见故障的分析与排除

再谈地磅称重传感器常见故障的分析与排除

本文主要阐述了地磅称重传感器的机械故障及电气故障，对机械效应使称重传感器产生故障的原因进行了分析，用完整的惠斯通电桥电路展示了称重传感器的电气工作原理，有利于进一步掌握其电气特性，促使提高常见故障排除的效率。

一、综述

地磅传感器技术是当今世界令人瞩目、迅猛发展的高新技术之一，也是当代科学发展的一个重要标志，与通信技术、计算机技术共同构成二十一世纪信息产业的三大支柱。地磅称重传感器作为传感器的一个重要分支也得到了广泛的应用。在实际应用中掌握常见故障的分析与排除也是至关重要。

地磅称重传感器的故障通常是指产品在运输、安装调试、现场使用中被损坏或实际误差超过允许误差。一般分为机械故障和电气故障两种。

二、地磅称重传感器的机械故障

地磅称重传感器作为一种组合式结构型的传感器，其主要金属部件包括弹性体、密封盖、出线头、底板、压头等 （不同结构形式及不同应用场合时略有差别）。在称重传感器实际应用现场当中可能遭受到的破坏分为：机械效应、化学效应、温度效应、电磁及射线干扰效应。其中机械效应是导致称重传感器损坏故障的主要原因。

（一） 冲击载荷引起的故障在称重系统或衡器系统设计时要充分考虑应

用中的冲击载荷，冲击载荷会导致称重传感器的弹性体永久变形而无法修复。

（二） 偏载引起的故障一套称重系统或衡器系统使用多个称重传感

器时，要充分考虑到偏载对传感器的损坏。避免实际重量只分配给部分或侧重于单个传感器而导致过载损坏。在实际应用中由于在设计之初没有充分考虑系统的偏载系数而导致单只或多只传感器因受力不均导致传感器过载后损坏。

（三） 过载引起的故障过载故障一般通过采用过载保护装置或选择

传感器的量程来避免。

（四） 侧向冲击引起的故障任何称重系统安装完成后必然产生固有的侧向

力，主要是由于上下承载点的不同心度；承载体的线膨胀系数不一致。固有侧向力一般本身对传感器不会造成损坏，导致传感器受损的主要还是车辆或物料进入承载体时的侧向冲击力。但一般通过侧向限位能避免因冲击过大引起传感器故障。

（五） 其他机械效应引起的故障产品运输过程中的振动、跌落；传感器上下受力面在外力作用下变形导致受力不均等。

在称重传感器的常规故障中机械故障的损坏率比较高，所以说在实际使用中要务必重视。大多称重传感器在实际安装过程中需要一定的设备配合，既耗时又耗力，尽量减少因机械效应对称重传感器造成损坏，即可减少损失又可提高效率。

三、地磅称重传感器的电气故障

为了分析方便，以图 1 所示的桥路网络为例进行介绍，需要强调的是，图 1 中未涉及到半导体应变计的线性补偿，同时其他补偿方法也可能有多种，本文只依据图 1 进行分析。

R 零：为零点的调整电阻，图 1 中的方法是采用电阻并联法进行补偿，还有一种方法是桥臂串联康铜丝或锰铜丝的方法。图 1 中的 + 和 - 代表原始零点在补偿目标的偏大和偏小时不同的补偿位置，实际电路中只对一个方向进行了补偿，不可能两个方向都补偿。图 1 中全部画出只是为了便于分析。

R 温：为零点温度补偿电阻。图 1 中的 + 和 -代表原始偏差在补偿目标的偏大和偏小时不同的补偿位置，实际电路中只对一个方向进行了补偿，不可能两个方向都补偿。图 1 中全部画出只是为了便于分析。

R12：输出阻抗调节电阻，对输出阻抗进行调整，使其达到一致。有力于多只传感器并联使用时输出一致。

R8～R11：为电阻应变计，是将弹性体的应变（ε） 转化为电阻变化 （△R） 的敏感元件，一般常用的阻抗为 120Ω、350Ω、700Ω、1000Ω。电阻应变计可靠的粘贴是保证传感器正常工作的前提。

R4、R5：弹性模量补偿片，是补偿温度对灵敏度的影响。

R6、R7：弹性模量调节电阻，是补偿温度对灵敏度影响的线性化。

R2、R3：灵敏度调节电阻，是对灵敏度进行补偿，使其达到指定的输出值。

R1：输入阻抗调节电阻，对输入阻抗进行调整，使其达到一致。

通过上述电路不难看出其电路焊点多，且大部分传感器出于对密封的考虑，放置电路板和焊接的位置都比较小，所以在焊接时务必重视焊接质量，比如焊接应变计焊点时电烙铁温度不能过高，也不能在应变计上停留时间过长，否则可能引起应变计的基底炭化，造成了潜在的故障隐患。

称重传感器的电气故障，一般主要集中在桥路网络上，若桥路网络密封不佳容易造成绝缘性能差，无法使用。另外弹性体的设计不合理造成局部高应力；机加工粗糙，弹性体内应力分布不平衡时；在频繁加载的情况下都容易造成零点持续漂移。

下面就以对一个四芯电缆出线头无任何标记的称重传感器判断来分析实例：

将万用表打到电阻测量档 2000Ω，拿四芯线中的任意一芯线，依次测量它与其他三芯线的电阻值并记录下来。接下来我们分析一下这三个数据：

（1） 假如三个数据中其中一个较大，其他两个数据较小且相等。则可基本判定桥路正常，数据大的一组线为输出端或输出端。结合称重传感器的技术指标，完全可以判定称重传感器的输入和输出分别是哪两芯线。用手按在称重传感器上进行加载，通过二次仪表的示值显示趋势就可以完全判断各芯线的具体标记。目前市场上汽车衡所使用的大量程双剪切梁式传感器桥路阻抗为 700Ω（输入阻抗一般为 750 ±30Ω，输出阻抗一般为701±3Ω）；小量程单剪切梁称重传感器桥路阻抗为 350Ω （输入阻抗一般为 400±30Ω，输出阻抗一般为 351±3Ω）。阻抗值在这里仅供参考，最终以制造厂家的技术指标为准。

（2） 假如三个数据中完全不同且偏差较大，则可判断桥路已断开，此产品已无法使用。

四、地磅称重传感器常见故障的汇总如表 1 所示。

地磅称重传感器的故障现象及故障点较多，有时可能会出现同一个故障现象是由多个故障点中的一个或几个造成。为了能够充分掌握称重传感器的故障分析及排除，需要更多的了解其工作机理。通过实际操作与不断总结，可对称重传感器常见故障进行快速、准确的分析、判断与排除。