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關(guān)于數(shù)字稱重傳感器不常見故障分析和解決方法
2022-03-10 09:28:08??????點(diǎn)擊：
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。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。
數(shù)字稱重傳感器廣泛應(yīng)用于載重檢測(cè)、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。的數(shù)字化稱重傳感器工作原理簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。其工作實(shí)現(xiàn)方式為模擬式稱重傳感器測(cè)量的模擬輸出信號(hào)經(jīng)由數(shù)字化轉(zhuǎn)換電路，將毫伏級(jí)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出，進(jìn)而傳輸?shù)竭B接的數(shù)字稱重儀表與計(jì)算機(jī)上顯示。
1 數(shù)字傳感器無輸出信號(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(cè)。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。
2 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。
3 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。
3 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(cè)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。
4 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(cè)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(zhǎng)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。
5 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(cè)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(zhǎng)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施不到位同樣會(huì)引起不回零問題。
6 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(cè)量，輸出電壓值輕微浮動(dòng)、不穩(wěn)定，屬于正常現(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(cè)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)字稱重傳感器廣泛應(yīng)用于載重檢測(cè)、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。的數(shù)字化稱重傳感器工作原理簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。其工作實(shí)現(xiàn)方式為模擬式稱重傳感器測(cè)量的模擬輸出信號(hào)經(jīng)由數(shù)字化轉(zhuǎn)換電路，將毫伏級(jí)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出，進(jìn)而傳輸?shù)竭B接的數(shù)字稱重儀表與計(jì)算機(jī)上顯示。
1 數(shù)字傳感器無輸出信號(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(cè)。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。
2 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。
3 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。
3 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(cè)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。
4 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(cè)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(zhǎng)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。
5 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(cè)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(zhǎng)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施不到位同樣會(huì)引起不回零問題。
6 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(cè)量，輸出電壓值輕微浮動(dòng)、不穩(wěn)定，屬于正常現(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(cè)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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