地磅称重传感器的制造与使用工艺质量

称重传感器，是地磅的核心部件，是一种知识密切型和技巧密切型多学科综合性的高技术产品。应变计、应变胶、密封胶、补偿元件与弹性体及安装使用环境和工艺对传感器指标都会产生直接影响，其制造工艺与安装使用工艺的质量控制已被重点关注。重视称重传感器制造与使用中的工艺质量控制，是地磅制造与使用企业提高称重传感器质量，减少故障与损坏，提高企业经济效益的一项重要工作。

一、概述

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，是地磅的核心部件，称重传感器是一种知识密切型和技巧密切型多学科综合性的高技术产品。目前，我国的地磅，仍以电阻应变式测量原理为主，电阻应变式称重传感器得到大量使用。

称重传感器，是称重信息技术的前沿环节，如果没有传感器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。称重传感器的产品质量与使用寿命，依赖于制造工艺质量控制和安装使用质量控制。作为地磅的关键部件称重传感器，其制造工艺与安装使用工艺的质量控制已被重点关注。

二、称重传感器在地磅中的使用特性

（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

1、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是相应不同的。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的相对恒定的温度环境。

2、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。在地磅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。

3、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，至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。

三、称重传感器制造与使用中的工艺质量控制

称重传感器的质量，是由采用的各种原材料的质量、工艺因素、质量管理等多方面原因决定的。解决了技术问题，但在管理上没有下工夫，仍然不能获得高质量的产品，尤其是在批量生产的条件下，管理方面小的失误，就可能造成生产现场大量的损失。称重传感器的生产是一项系统工程，只有将技术与质量管理有效的结合，才能生产出合格的产品。

（一）制造工艺质量控制

1、称重传感器的制造技术，大约分为如下几类：

（1）支持性工艺技术：弹性体的锻造、机械加工、热处理、表面处理等；

（2）基础性工艺技术：应变计、应变胶、补偿元器件、防护密封材料等；

（3）特殊性工艺技术：残余应力释放、老化及稳定处理等；

（4）核心工艺技术：贴片、补偿、密封、检测

等。

2、在称重传感器制造的质量控制中，关键是要抓好重点环节。

（1）关于应变计、贴片胶、弹性体的质量控制一般来说，这三种材料是做好传感器的基础

前提，基础做不好，就不可能有好的质量。所以，对基础材料，要严格的选择和控制。要选择有质量信誉的生产厂家供货。严格的筛选应变计、贴片胶、弹性体材料。

（2）贴片和固化工艺质量控制这是制造高品质称重传感器的关键，是称重传感器质量的决定要素工艺。传感器制造厂都知道它的重要性，但各自采取的方法是有所不同的。

贴片和固化工艺的关键在于严细程度。一是环境的清洁；二是操作者自身的清洁防护；三是胶水的使用；四是弹性体要清洁，五是应变计的粘贴和固定准确；六是防止贴片胶在连续使用中受到污染；七是夹具施压准确；八是固化温度和保温时间适当；九是贴片操作人员在实践中的操作方式与细心程度。

（3）防潮措施防潮措施，是保证传感器的长期稳定性的一项措施。若密封性能不好，会使传感器受到湿热的影响，使应变计及密封材料受潮，绝缘下降，造成秤的零点漂移。

（4）传感器蠕变性能匹配和温度补偿一般来讲，零点温度补偿由于容易实现，所以要全数进行；在此补偿之前，要确保贴片、固化工艺和夹具的质量稳定，保只有一个因素变化。

（二）安装使用的质量控制

1、称重传感器的接地（1）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。

（2）屏蔽与外壳接地。屏蔽接地桩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。

（3）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

称重传感器的安装，联接螺丝的材质和夹紧力，弹性体和安装面的平整程度，有无毛刺；安装面材质的影响：不锈钢，电镀钢材，铸铝，铸铁等，由于结合面摩擦力的不同，对传感器温度性能的影响；所以，要注重安装工艺质量控制。

（1）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；

（2）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。

（3）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；秤台上禁止长期放置重物，以防称重传感器产生“蠕变”。

（4）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查可动部件是否被“沾污”或受卡。

3、传感器的安装和四角误差调整调，调整工装与秤台的安装位置关系。

传感器的安装，影响到传感器的性能，对于小量程的传感器更要注意，避免在安装中使传感器受到较大的力，损坏到传感器的应变梁。力矩大小要与螺丝的大小相匹配，避免将弹性体的螺纹拉坏；弹性体和秤架的结合面，不能有突起或毛刺；四角调整工装与传感器的中心相对位置，要与秤架的位置相匹配。若弹性体应变梁的壁厚不均，或者应变计的粘贴位置偏离，造成四角误差较大，在调整中还要注意用力不当会引起零点变化以及造成传感器的零点不稳定。传感器的零点温度补偿是在传感器不受力的情况下进行的，当在秤上安装后，要注意考察在传感器受力的情况下，零点温度的值是否会发生变化。

四、称重传感器在使用中的故障与诊断

称重传感器是地磅的敏感元件，也是电子衡器的核心部件，而称重传感器的故障将直接影响地磅的准确性，而造成称重传感器故障的影响因素多而杂，因此，用户对称重传感器的故障要高度重视。

（一）称重传感器故障成因称重传感器，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—弹性体引起的；

二是电桥网络线路引起的故障—电桥及线路引起的；

三是粘贴部位引起的故障—粘贴工艺引起的。

但不管哪类故障，都会通过“不平衡输出”反映出来。称重传感器的使用故障的形成，也是由称重传感器的技术结构特性所决定的。

（二）称重传感器故障诊断方法地磅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地磅和测力系统，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（承载器）、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查：

（1）检查机械装置的安装状态，发现和排除明显的机械故障；

（2）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；

（3）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；

（4）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或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。

五、结束语

近年来，称重传感器技术得至了发展和成功应用，各种地磅已成为可信任的称重设备。称重传感器作为地磅的关键部件，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。

我国电阻应变式称重传感器生产工艺，主要为手工操作，人为因素对产品质量影响较大。因此，制造厂家控制“应变计、贴片胶、密封胶、补偿元件、弹性体及贴片固化”影响因素，是保证产品质量的前提；重视制造技术与制造工艺，是提高称重传感器产品质量的根本途经；使用环境与安装工艺对称重传感器的性能产生影响；所以，用户要注重安装工艺质量控制和改造使用环境，改进操作方法，注重维护检修，是提高称重传感器使用寿命的重要途径。

重视称重传感器制造与使用中的工艺质量控制，是地磅制造与使用企业提高称重传感器质量，减少故障与损坏，提高企业经济效益的一项重要工作。