數(shù)字稱重傳感器不良品常見故障及解決方法
來源：衡準(zhǔn)電子秤 2022-06-01 15:02:22??????點(diǎn)擊：
一，數(shù)字稱重傳感器簡介
數(shù)字稱重傳感器是一種集電氣、力學(xué)、信息、數(shù)學(xué)等多種學(xué)科于一體的綜合性機(jī)電產(chǎn)品。數(shù)字稱重傳感器硬件結(jié)構(gòu)一般由模擬式稱重傳感器電路與數(shù)字電路兩部分組成[1]。目前，模擬式稱重傳感器電路部分大多使用的是惠斯通電橋電路，通過應(yīng)變橋式電路，能夠?qū)崿F(xiàn)力、物體形變、電信號(hào)輸出三大變化環(huán)節(jié)[2]。數(shù)字處理電路主要由 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、存儲(chǔ)器和接口電路等組成，能夠結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和軟件算法對(duì)模擬式電路輸出進(jìn)行修正，大幅度提升稱重傳感器的總體性能。
二，數(shù)字稱重傳感器應(yīng)用
廣泛應(yīng)用于載重檢測、工業(yè)控制和在線控制等領(lǐng)域，已引起廣泛關(guān)注。因此，為保證在一定的時(shí)間與工作環(huán)境下數(shù)字稱重傳感器能夠具有符合要求的各類性能、維持正常穩(wěn)定工作的能力，對(duì)生產(chǎn)過程中數(shù)字稱重傳感器不良品的常見故障進(jìn)行分析、總結(jié)，確?？傮w生產(chǎn)產(chǎn)品擁有優(yōu)異的工作可靠性是十分有必要的。本文以某一數(shù)字稱重傳感器生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)字稱重傳感器生產(chǎn)過程產(chǎn)生的不良品為例，進(jìn)行數(shù)字稱重傳感器常見故障的統(tǒng)計(jì)分析，提出合適的檢測與維修方法。
三，數(shù)字化稱重傳感器不良品的常見故障
對(duì)于數(shù)字化稱重傳感器這類電子衡器而言，其故障表征通過測試儀器輸出值表示，由于其工作方式涉及的學(xué)科眾多，不宜直接拆解數(shù)字化稱重傳感器，而是應(yīng)當(dāng)通過其表征尋求對(duì)應(yīng)的解決辦法“對(duì)癥下藥”。
1 傳感器無輸出信號(hào)
數(shù)字傳感器在連接一穩(wěn)壓電源后倘若出現(xiàn)無輸出信號(hào)的狀況，依據(jù)“從外到內(nèi)、從上到下”的檢修原則，先后進(jìn)行數(shù)字模塊與模擬模塊的檢測。通過對(duì)傳感器的基本原理的理解，我們可以借用數(shù)字萬用表和其他工具進(jìn)行必要的線路質(zhì)量檢查。
檢修數(shù)字模塊時(shí)，先檢查模塊輸入、輸出兩端共八條接線順序是否滿足要求，有無連接線位置錯(cuò)亂。第二步檢查該八條接線的焊接質(zhì)量，虛焊、脫焊等焊接不佳經(jīng)常帶來數(shù)字傳感器無法輸出信號(hào)的故障。另外，如若線路板焊點(diǎn)間距離較近，焊接人員焊接時(shí)易將相鄰焊點(diǎn)橋連，導(dǎo)致短路，引起無信號(hào)故障。第三步為檢測線路板上有無各元器件引腳間是否出現(xiàn)短接。當(dāng)上述情況皆未發(fā)生，可考慮數(shù)字模塊程序燒寫故障，將數(shù)字模塊重新進(jìn)行程序燒寫進(jìn)行驗(yàn)證即可。
四，傳感器受力輸出變化為負(fù)信號(hào)
當(dāng)發(fā)生傳感器施加壓力后信號(hào)輸出值向負(fù)方向變化的情況時(shí)，故障原因主要有連接引線焊接錯(cuò)誤，模擬線路板與數(shù)字線路板間四根引線沒有按要求順序進(jìn)行連接，出現(xiàn)位置錯(cuò)亂的現(xiàn)象。
五傳感器受壓輸出變化不足
若三組阻值處在正常范圍內(nèi)，傳感器能夠輸出較為穩(wěn)定的信號(hào)但是施加壓力之后輸出值沒有到達(dá)設(shè)定要求則考慮電橋回路中接線出現(xiàn)錯(cuò)誤，組成半橋式差動(dòng)回路。
五，傳感器零點(diǎn)漂移
對(duì)于，零點(diǎn)漂移，首先需要了解零點(diǎn)輸出的概念。零點(diǎn)輸出是指供給一穩(wěn)壓電故障應(yīng)變計(jì)測量范圍阻值源，稱重傳感器處于沒有額外外加負(fù)載情況下輸出的電壓值[3]。當(dāng)零點(diǎn)輸出的電壓值不符合規(guī)定的范圍，產(chǎn)生偏移，則稱零點(diǎn)漂移。如若發(fā)生零點(diǎn)漂移，需要對(duì)傳感器重新進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償，使傳感器零點(diǎn)輸出值回落至正常值。
傳感器零點(diǎn)保持長期穩(wěn)定是傳感器質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于零點(diǎn)漂移問題，生產(chǎn)企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注如何提升傳感器制造工藝水平。良好的制造、安裝技術(shù)能有效減少零點(diǎn)漂移問題，有效提高產(chǎn)品合格率。
六，傳感器施加、撤去載荷后不回零
當(dāng)對(duì)傳感器施加、撤去測試壓力后，傳感器零點(diǎn)發(fā)生較大偏移，稱作數(shù)字傳感器“不回零”故障。這時(shí)需要考慮數(shù)字稱重傳感器制造過程中的工藝因素。首先是傳感器彈性體材料及其熱加工工藝，不正確的熱加工處理直接影響到傳感器的穩(wěn)定性?？梢哉f，彈性體質(zhì)量是整個(gè)稱重傳感器的地基，沒有良好的彈性體質(zhì)量是無法制造出性能穩(wěn)定的傳感器。其次是應(yīng)變片粘貼及固化、焊接等加工工藝，譬如電阻應(yīng)變計(jì)粘貼不充分，黏性層體有氣泡，虛焊、拉尖等焊接質(zhì)量問題以及補(bǔ)償電阻絲過長且未能固定幾何形狀等皆能導(dǎo)致不回零。最后是傳感器的密封措
七，傳感器輸出不穩(wěn)定
當(dāng)傳感器在受熱幾分鐘之內(nèi)進(jìn)行測量，輸出電壓值輕微浮動(dòng)、不穩(wěn)定，屬于正?，F(xiàn)象。造成該現(xiàn)象的原因是數(shù)字化稱重傳感器模擬板塊的應(yīng)變計(jì)正處于熱平衡狀態(tài)，由于傳感器通常形狀偏小，具備的熱容量不高，造成數(shù)值輸出不穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)待應(yīng)變計(jì)冷卻一段時(shí)間后重新測量。當(dāng)傳感器短時(shí)間內(nèi)并未受熱而輸出電壓值末位依然存在一定范圍的上下浮動(dòng)，可考慮傳感器未做好屏蔽措施或屏蔽措施不足，數(shù)字板塊端仍受外界電磁設(shè)備擾動(dòng)。與不回零故障類似，傳感器輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象的誘因還有很多，傳感器焊接質(zhì)量、應(yīng)變片粘貼及固化、密封方式與絕緣等都會(huì)帶來影響。
隨著數(shù)字稱重傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，其質(zhì)量及其穩(wěn)定性顯得愈發(fā)重要。數(shù)字稱重傳感器的故障具有交叉性，某一故障表征背后可能同時(shí)出現(xiàn)多種故障緣由。欲快速定位出故障點(diǎn)，需要技術(shù)員對(duì)傳感器的工作原理了熟于心，并通過大量的實(shí)操進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提升自身檢修不良品的能力。
數(shù)字稱重傳感器是一種集電氣、力學(xué)、信息、數(shù)學(xué)等多種學(xué)科于一體的綜合性機(jī)電產(chǎn)品。數(shù)字稱重傳感器硬件結(jié)構(gòu)一般由模擬式稱重傳感器電路與數(shù)字電路兩部分組成[1]。目前，模擬式稱重傳感器電路部分大多使用的是惠斯通電橋電路，通過應(yīng)變橋式電路，能夠?qū)崿F(xiàn)力、物體形變、電信號(hào)輸出三大變化環(huán)節(jié)[2]。數(shù)字處理電路主要由 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、存儲(chǔ)器和接口電路等組成，能夠結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和軟件算法對(duì)模擬式電路輸出進(jìn)行修正，大幅度提升稱重傳感器的總體性能。
二，數(shù)字稱重傳感器應(yīng)用
廣泛應(yīng)用于載重檢測、工業(yè)控制和在線控制等領(lǐng)域，已引起廣泛關(guān)注。因此，為保證在一定的時(shí)間與工作環(huán)境下數(shù)字稱重傳感器能夠具有符合要求的各類性能、維持正常穩(wěn)定工作的能力，對(duì)生產(chǎn)過程中數(shù)字稱重傳感器不良品的常見故障進(jìn)行分析、總結(jié)，確?？傮w生產(chǎn)產(chǎn)品擁有優(yōu)異的工作可靠性是十分有必要的。本文以某一數(shù)字稱重傳感器生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)字稱重傳感器生產(chǎn)過程產(chǎn)生的不良品為例，進(jìn)行數(shù)字稱重傳感器常見故障的統(tǒng)計(jì)分析，提出合適的檢測與維修方法。
三，數(shù)字化稱重傳感器不良品的常見故障
對(duì)于數(shù)字化稱重傳感器這類電子衡器而言，其故障表征通過測試儀器輸出值表示，由于其工作方式涉及的學(xué)科眾多，不宜直接拆解數(shù)字化稱重傳感器，而是應(yīng)當(dāng)通過其表征尋求對(duì)應(yīng)的解決辦法“對(duì)癥下藥”。
1 傳感器無輸出信號(hào)
數(shù)字傳感器在連接一穩(wěn)壓電源后倘若出現(xiàn)無輸出信號(hào)的狀況，依據(jù)“從外到內(nèi)、從上到下”的檢修原則，先后進(jìn)行數(shù)字模塊與模擬模塊的檢測。通過對(duì)傳感器的基本原理的理解，我們可以借用數(shù)字萬用表和其他工具進(jìn)行必要的線路質(zhì)量檢查。
檢修數(shù)字模塊時(shí)，先檢查模塊輸入、輸出兩端共八條接線順序是否滿足要求，有無連接線位置錯(cuò)亂。第二步檢查該八條接線的焊接質(zhì)量，虛焊、脫焊等焊接不佳經(jīng)常帶來數(shù)字傳感器無法輸出信號(hào)的故障。另外，如若線路板焊點(diǎn)間距離較近，焊接人員焊接時(shí)易將相鄰焊點(diǎn)橋連，導(dǎo)致短路，引起無信號(hào)故障。第三步為檢測線路板上有無各元器件引腳間是否出現(xiàn)短接。當(dāng)上述情況皆未發(fā)生，可考慮數(shù)字模塊程序燒寫故障，將數(shù)字模塊重新進(jìn)行程序燒寫進(jìn)行驗(yàn)證即可。
四，傳感器受力輸出變化為負(fù)信號(hào)
當(dāng)發(fā)生傳感器施加壓力后信號(hào)輸出值向負(fù)方向變化的情況時(shí)，故障原因主要有連接引線焊接錯(cuò)誤，模擬線路板與數(shù)字線路板間四根引線沒有按要求順序進(jìn)行連接，出現(xiàn)位置錯(cuò)亂的現(xiàn)象。
五傳感器受壓輸出變化不足
若三組阻值處在正常范圍內(nèi)，傳感器能夠輸出較為穩(wěn)定的信號(hào)但是施加壓力之后輸出值沒有到達(dá)設(shè)定要求則考慮電橋回路中接線出現(xiàn)錯(cuò)誤，組成半橋式差動(dòng)回路。
五，傳感器零點(diǎn)漂移
對(duì)于，零點(diǎn)漂移，首先需要了解零點(diǎn)輸出的概念。零點(diǎn)輸出是指供給一穩(wěn)壓電故障應(yīng)變計(jì)測量范圍阻值源，稱重傳感器處于沒有額外外加負(fù)載情況下輸出的電壓值[3]。當(dāng)零點(diǎn)輸出的電壓值不符合規(guī)定的范圍，產(chǎn)生偏移，則稱零點(diǎn)漂移。如若發(fā)生零點(diǎn)漂移，需要對(duì)傳感器重新進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償，使傳感器零點(diǎn)輸出值回落至正常值。
傳感器零點(diǎn)保持長期穩(wěn)定是傳感器質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于零點(diǎn)漂移問題，生產(chǎn)企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注如何提升傳感器制造工藝水平。良好的制造、安裝技術(shù)能有效減少零點(diǎn)漂移問題，有效提高產(chǎn)品合格率。
六，傳感器施加、撤去載荷后不回零
當(dāng)對(duì)傳感器施加、撤去測試壓力后，傳感器零點(diǎn)發(fā)生較大偏移，稱作數(shù)字傳感器“不回零”故障。這時(shí)需要考慮數(shù)字稱重傳感器制造過程中的工藝因素。首先是傳感器彈性體材料及其熱加工工藝，不正確的熱加工處理直接影響到傳感器的穩(wěn)定性?？梢哉f，彈性體質(zhì)量是整個(gè)稱重傳感器的地基，沒有良好的彈性體質(zhì)量是無法制造出性能穩(wěn)定的傳感器。其次是應(yīng)變片粘貼及固化、焊接等加工工藝，譬如電阻應(yīng)變計(jì)粘貼不充分，黏性層體有氣泡，虛焊、拉尖等焊接質(zhì)量問題以及補(bǔ)償電阻絲過長且未能固定幾何形狀等皆能導(dǎo)致不回零。最后是傳感器的密封措
七，傳感器輸出不穩(wěn)定
當(dāng)傳感器在受熱幾分鐘之內(nèi)進(jìn)行測量，輸出電壓值輕微浮動(dòng)、不穩(wěn)定，屬于正?，F(xiàn)象。造成該現(xiàn)象的原因是數(shù)字化稱重傳感器模擬板塊的應(yīng)變計(jì)正處于熱平衡狀態(tài)，由于傳感器通常形狀偏小，具備的熱容量不高，造成數(shù)值輸出不穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)待應(yīng)變計(jì)冷卻一段時(shí)間后重新測量。當(dāng)傳感器短時(shí)間內(nèi)并未受熱而輸出電壓值末位依然存在一定范圍的上下浮動(dòng)，可考慮傳感器未做好屏蔽措施或屏蔽措施不足，數(shù)字板塊端仍受外界電磁設(shè)備擾動(dòng)。與不回零故障類似，傳感器輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象的誘因還有很多，傳感器焊接質(zhì)量、應(yīng)變片粘貼及固化、密封方式與絕緣等都會(huì)帶來影響。
隨著數(shù)字稱重傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，其質(zhì)量及其穩(wěn)定性顯得愈發(fā)重要。數(shù)字稱重傳感器的故障具有交叉性，某一故障表征背后可能同時(shí)出現(xiàn)多種故障緣由。欲快速定位出故障點(diǎn)，需要技術(shù)員對(duì)傳感器的工作原理了熟于心，并通過大量的實(shí)操進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提升自身檢修不良品的能力。
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