本文論述了電阻應變片傳感器的工作原理和主要組成部分。詳細介紹了電阻應 變片傳感器在地磅應用過(guò)程中出現的故障，分析原因提出了解決的辦法。

1.序言

電阻應變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應變 計、補償電阻和外殼組成，可根據具體測量要求設計 成多種結構形式。常用的電阻應變式傳感器有應變 式測力傳感器、應變式壓力傳感器、應變式扭矩傳感 器、應變式位移傳感器、應變式加速度傳感器和測溫 應變計等。電阻應變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高，測 量范圍廣、壽命長(cháng)、結構簡(jiǎn)單、頻響特性好，能在惡劣 條件下工作，易于實(shí)現小型化、整體化和品種多樣化 等。它的缺點(diǎn)是對于大應變有較大的非線(xiàn)性、輸出 信號較弱，但可采取一定的補償措施。電阻應變式 傳感器廣泛應用于自動(dòng)測試和控制技術(shù)中。

2.電阻應變式傳感器的工作原理

電阻應變式傳感器的工作原理是：彈性體彈性 元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼 在他表面的電阻應變片轉換元件）也隨同產(chǎn)生變 形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化增大 或減小），再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換 為電信號電壓或電流），從而完成了將外力變換為 電信號的過(guò)程，即可以測量力、壓力、扭矩、位移、力口 速度和溫度等多種物理量。由此可見(jiàn)，電阻應變片、

彈性體和檢測電路是電阻應變式稱(chēng)重傳感器中不可 缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。

2.1電阻應變片

電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊 有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。它的一個(gè)重要參數是靈敏系數K。

2.2彈性體

彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結構件。它的功能 有兩個(gè)，首先是它承受稱(chēng)重傳感器所受的外力，對外 力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生 一個(gè)高品質(zhì)的應變場(chǎng)區），使粘貼在此區的電阻應 變片比較理想的完成應變電信號的轉換任務(wù)。

2.3檢測電路

檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉 變?yōu)殡妷狠敵??；菟沟请姌蚩梢詼y量電阻、電容、電 感、溫度、頻率、及壓力等許多物理量，其電路圖如圖 1所示?；菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度 變化的影響，可以抑制側向力干擾，可以比較方便的 解決稱(chēng)重傳感器的補償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在 稱(chēng)重傳感器中得到了廣泛的應用。全橋式等臂電橋 的靈敏度最高，各臂參數一致，各種干擾的影響容易 相互抵消，所以稱(chēng)重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

3電阻應變式傳感器在應用中的故障分析

就傳感器而言，不僅認為它沒(méi)有信號輸出,或者 輸出信號異常是一種故障,同樣傳感器的輸出信號 隨時(shí)間、溫度的變化而變化也是一種故障。目前電 阻應變片傳感器在地磅的使用中出現故障原 因,主要在以下三個(gè)方面：

3.1絕緣電阻低

主要表現在內絕緣”及外絕緣”。“外絕緣”主 要表現在激光焊接防水性能差。遇到惡劣環(huán)境,如 被水淋或水淹，傳感器的絕緣電阻將會(huì )很快被損壞， 使應變孔內各電阻器件之間遭到破壞。“內絕緣”主 要在于完成總體組裝清洗后有殘余酒精未完全揮 發(fā)，應變計上有殘余松香或應變計兩焊點(diǎn)間有殘余 松香未清洗干凈。

3.2角差

靈敏度的不一致性：靈敏度是滿(mǎn)量程的輸出 電壓與激勵電壓之比。補償方法是在供橋回路中串 入相對應的電阻，有效的降低供橋電壓，使靈敏度達 到標準值2mv/v±0.1%)之間。

輸入電阻的不一致性：靈敏度補償后，傳感器 輸入電阻往往與標準值762 Q或382屮差別很大， 為了使輸入電阻一致，可在輸入紅、白）線(xiàn)間并聯(lián)一 個(gè)電阻。

各個(gè)傳感器的鋼球因高差太大導致受力時(shí)承 力不均，造成很大的角差。

傳感器的底座與秤臺或基礎未緊固，使用中 在地磅的沖力作用下傳感器產(chǎn)生位移，從而造成 鋼球的中心偏移，出現角差。

惠斯登電橋的不對稱(chēng)性。

3.3零點(diǎn)飄移

1）現場(chǎng)的力使傳感器的零點(diǎn)在較大的范圍內變 化，主要分為三類(lèi)：一只傳感器或一臺秤上所有傳感 器的零點(diǎn)發(fā)生較大范圍內變化，一般在±1000uv 左右；一旦出現事故，儀表溢出，無(wú)法進(jìn)行工作，檢測 傳感器的零點(diǎn)高達幾毫伏；傳感器巳明顯變形，有的 巳斷裂。

凡是傳感器因超載所引起零點(diǎn)變化在檢測時(shí)有 一很有用的規律：承受拉伸應力的應變計阻值明顯 變大，承受壓縮應力的應變計阻值明顯變小，并且阻 值的變化呈對稱(chēng)性。

2）應變計絕緣電阻低引起零點(diǎn)變化。應變計長(cháng) 期受潮氣影響，基底吸潮而降低與彈性體之間的絕

緣電阻，導致應變片電阻的變化，使零點(diǎn)產(chǎn)生變化。

3)應變計焊點(diǎn)虛焊及各連接導線(xiàn)虛焊均能引起 零點(diǎn)飄移。

3.4斷橋現象

潮濕的環(huán)境會(huì )引起應變計敏感絲柵腐蝕，導 致最終斷裂，主要原因是激光焊接及膠水密封性能 差，傳感器的使用環(huán)境惡劣，使應變孔內進(jìn)水或嚴重 受潮，導致應變計受潮，出現橋臂斷現象。

應變計絲柵燒斷，補償電阻燒斷。

在雷擊或秤臺上進(jìn)行電焊產(chǎn)生的電壓過(guò)高， 超過(guò)應變計基底的擊穿強度把最薄弱的應變計擊 穿，絲柵燒斷。

傳感器在制作過(guò)程中，各高溫導線(xiàn)橋臂及應 變計聯(lián)接銀絲虛焊會(huì )因傳感器使用中的頻繁振動(dòng)導 致高溫線(xiàn)斷或應變計聯(lián)接銀絲脫落，出現橋臂斷。

4.結束語(yǔ)

以上介紹的是電阻應變式傳感器在地磅使用中出現的主要故障現象和原因，還有意外原因 引起的故障，如安裝時(shí)把防水接頭砸斷或導線(xiàn)拉斷; 或者鋼球破裂，秤臺倒下把傳感器壓壞；還有防水接 頭把導線(xiàn)卡得太緊，使原來(lái)正常的秤突然發(fā)現儀表 示值來(lái)回波動(dòng)；或儀表溢出或零點(diǎn)超大或牽動(dòng)電纜 線(xiàn)時(shí)儀表示值亂跳。影響地磅稱(chēng)重精度的因 素有很多，需要認真分析可能產(chǎn)生故障的環(huán)節，以上 把電阻應變式傳感器對稱(chēng)體產(chǎn)生的影響總結出來(lái)， 并提出具體措施，保障了地磅長(cháng)期、穩定的使 用，而且方便于技術(shù)人員在安裝和調試及故障維修 中借鑒。