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電阻應(yīng)變式傳感器在電子汽車衡應(yīng)
本文論述了電阻應(yīng)變片傳感器的工作原理和主要組成部分,。詳細(xì)介紹了電阻應(yīng)變片傳感器在地磅應(yīng)用過程中出現(xiàn)的故障,，分析原因提出了解決的辦法,。
1.序言
電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件,、電阻應(yīng)變 計,、補償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計 成多種結(jié)構(gòu)形式,。常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變 式測力傳感器,、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式扭矩傳感 器,、應(yīng)變式位移傳感器,、應(yīng)變式加速度傳感器和測溫 應(yīng)變計等。電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點是精度高,，測 量范圍廣,、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單,、頻響特性好,，能在惡劣 條件下工作,，易于實現(xiàn)小型化,、整體化和品種多樣化 等。它的缺點是對于大應(yīng)變有較大的非線性,、輸出 信號較弱,，但可采取定的補償措施,。電阻應(yīng)變式 傳感器廣泛應(yīng)用于自動測試和控制技術(shù)中。
2.電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理
電阻應(yīng)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(yīng)變片轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變 形，電阻應(yīng)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(yīng)的測量電路把這電阻變化轉(zhuǎn)換 為電信號電壓或電流),，從而完成了將外力變換為 電信號的過程，即可以測量力,、壓力,、扭矩、位移,、加 速度和溫度等多種物理量,。由此可見，電阻應(yīng)變片,、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可 缺少的幾個主要部分,。下面就這三方面簡要論述。
2.1電阻應(yīng)變片
電阻應(yīng)變片是把根電阻絲機(jī)械的分布在塊有機(jī)材料制成的基底上,，即成為片應(yīng)變片,。它的個重要參數(shù)是是靈敏系數(shù)K。
2.2彈性體
彈性體是個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件,。它的功能 有兩個,， 先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外 力產(chǎn)生反作用力,，達(dá)到相對靜平衡;其次,，它要產(chǎn)生 個高品質(zhì)的應(yīng)變場區(qū))，使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng) 變片比較理想的完成應(yīng)變電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù),。
2.3檢測電路
檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn) 變?yōu)殡妷狠敵?。惠斯登電橋可以測量電阻,、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，如可以抑制溫度 變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾,，可以比較方便的 解決稱重傳感器的補償問題等,，所以惠斯登電橋在 稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。全橋式等臂電橋 的靈敏度高,，各臂參數(shù)致,，各種干擾的影響容易 相互抵消，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋,。
3.電阻應(yīng)變式傳感器在應(yīng)用中的故障分析
就傳感器而言,，不僅認(rèn)為它沒有信號輸出,或者 輸出信號異常是種故障,同樣傳感器的輸出信號 隨時間、溫度的變化而變化也是種故障,。目前電 阻應(yīng)變片傳感器在電子汽車衡的使用中出現(xiàn)故障原 因,主要在以下三個方面：
3.1緣電阻低
主要表現(xiàn)在內(nèi)緣”及外緣”,。“外緣”主 要表現(xiàn)在激光焊接防水性能差。遇到惡劣環(huán)境,，如 被水淋或水淹,，傳感器的緣電阻將會很快被損壞， 使應(yīng)變孔內(nèi)各電阻器件之間遭到破壞,。“內(nèi)緣”主 要在于完成總體組裝清洗后有殘余酒精未*揮 發(fā),，應(yīng)變計上有殘余松香或應(yīng)變計兩焊點間有殘余 松香未清洗干凈。
3.2 角差
1)靈敏度的不致性：靈敏度是滿量程的輸出 電壓與激勵電壓之比,。補償方法是在橋回路中串 入相對應(yīng)的電阻,，有效的降低橋電壓，使靈敏度達(dá) 到標(biāo)準(zhǔn)值2mv/v±0.1%)之間,。
2)輸入電阻的不致性：靈敏度補償后,，傳感器 輸入電阻往往與標(biāo)準(zhǔn)值762 Q或382屮差別很大， 為了使輸入電阻致,，可在輸入紅,、白)線間并聯(lián) 個電阻。
3)各個傳感器的鋼球因高差太大導(dǎo)致受力時承 力不均,，造成很大的角差,。
4)傳感器的底座與秤臺或基礎(chǔ)未緊固，使用中 在汽車衡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(xiàn)角差。
5)惠斯登電橋的不對稱性,。
3.3零點飄移
1)現(xiàn)場的力使傳感器的零點在較大的范圍內(nèi)變 化,，主要分為三類：只傳感器或臺秤上所有傳感 器的零點發(fā)生較大范圍內(nèi)變化，般在±1000uv 左右;旦出現(xiàn)事故,，儀表溢出,，無法進(jìn)行工作，檢測 傳感器的零點高達(dá)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變化在檢測時有 很有用的規(guī)律：承受拉伸應(yīng)力的應(yīng)變計阻值明顯 變大,，承受壓縮應(yīng)力的應(yīng)變計阻值明顯變小,，并且阻 值的變化呈對稱性,。
2)應(yīng)變計緣電阻低引起零點變化。應(yīng)變計長 期受潮氣影響,，基底吸潮而降低與彈性體之間的緣電阻,，導(dǎo)致應(yīng)變片電阻的變化，使零點產(chǎn)生變化,。
3)應(yīng)變計焊點虛焊及各連接導(dǎo)線虛焊均能引起 零點飄移,。
3.4斷橋現(xiàn)象
1)潮濕的環(huán)境會引起應(yīng)變計敏感絲柵腐蝕，導(dǎo) 致斷裂,，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(yīng)變孔內(nèi)進(jìn)水或嚴(yán)重 受潮,，導(dǎo)致應(yīng)變計受潮,，出現(xiàn)橋臂斷現(xiàn)象。
2)應(yīng)變計絲柵燒斷,，補償電阻燒斷,。
3)在雷擊或秤臺上進(jìn)行電焊產(chǎn)生的電壓過高， 超過應(yīng)變計基底的擊穿強(qiáng)度把薄弱的應(yīng)變計擊 穿,，絲柵燒斷,。
4)傳感器在制作過程中，各高溫導(dǎo)線橋臂及應(yīng) 變計聯(lián)接銀絲虛焊會因傳感器使用中的頻繁振動導(dǎo) 致高溫線斷或應(yīng)變計聯(lián)接銀絲脫落,，出現(xiàn)橋臂斷,。
4.結(jié)束語
以上介紹的是電阻應(yīng)變式傳感器在地磅使用中出現(xiàn)的主要故障現(xiàn)象和原因，還有意外原因 引起的故障,，如安裝時把防水接砸斷或?qū)Ь€拉斷; 或者鋼球破裂,，秤臺倒下把傳感器壓壞;還有防水接 把導(dǎo)線卡得太緊，使原來正常的秤突然發(fā)現(xiàn)儀表 示值來回波動;或儀表溢出或零點超大或牽動電纜 線時儀表示值亂跳,。影響電子汽車衡稱重精度的因 素有很多,，需要認(rèn)真分析可能產(chǎn)生故障的環(huán)節(jié)，以上 把電阻應(yīng)變式傳感器對稱體產(chǎn)生的影響總結(jié)出來,， 并提出具體措施,，保障了地磅長期、穩(wěn)定的使 用,，而且方便于技術(shù)人員在安裝和調(diào)試及故障維修 中借鑒,。