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電阻應變式傳感器在電子汽車衡應
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點是精度高，測 量范圍廣、壽命長、結構簡單、頻響特性好，能在惡劣 條件下工作，易于實現小型化、整體化和品種多樣化 等。它的缺點是對于大應變有較大的非線性、輸出 信號較弱，但可采取定的補償措施。電阻應變式 傳感器廣泛應用于自動測試和控制技術中。
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)也隨同產生變 形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化增大 或減小),再經相應的測量電路把這電阻變化轉換 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，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應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電阻應變片
電阻應變片是把根電阻絲機械的分布在塊有機材料制成的基底上，即成為片應變片。它的個重要參數是是靈敏系數K。
2.2彈性體
彈性體是個有特殊形狀的結構件。它的功能 有兩個， 先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外 力產生反作用力，達到相對靜平衡;其次，它要產生 個高品質的應變場區)，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。
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 變為電壓輸出。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烖c，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用。全橋式等臂電橋 的靈敏度高，各臂參數致，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 阻應變片傳感器在電子汽車衡的使用中出現故障原 因,主要在以下三個方面：
3.1緣電阻低
主要表現在內緣”及外緣”。“外緣”主 要表現在激光焊接防水性能差。遇到惡劣環境，如 被水淋或水淹，傳感器的緣電阻將會很快被損壞， 使應變孔內各電阻器件之間遭到破壞。“內緣”主 要在于完成總體組裝清洗后有殘余酒精未*揮 發，應變計上有殘余松香或應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 入相對應的電阻，有效的降低橋電壓，使靈敏度達 到標準值2mv/v±0.1%)之間。
2)輸入電阻的不致性：靈敏度補償后，傳感器 輸入電阻往往與標準值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 個電阻。
3)各個傳感器的鋼球因高差太大導致受力時承 力不均，造成很大的角差。
4)傳感器的底座與秤臺或基礎未緊固，使用中 在汽車衡的沖力作用下傳感器產生位移，從而造成 鋼球的中心偏移，出現角差。
5)惠斯登電橋的不對稱性。
3.3零點飄移
1)現場的力使傳感器的零點在較大的范圍內變 化，主要分為三類：只傳感器或臺秤上所有傳感 器的零點發生較大范圍內變化，般在±1000uv 左右;旦出現事故，儀表溢出，無法進行工作，檢測 傳感器的零點高達幾毫伏;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變化在檢測時有 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 值的變化呈對稱性。
2)應變計緣電阻低引起零點變化。應變計長 期受潮氣影響，基底吸潮而降低與彈性體之間的緣電阻，導致應變片電阻的變化，使零點產生變化。
3)應變計焊點虛焊及各連接導線虛焊均能引起 零點飄移。
3.4斷橋現象
1)潮濕的環境會引起應變計敏感絲柵腐蝕，導 致斷裂，主要原因是激光焊接及膠水密封性能 差，傳感器的使用環境惡劣，使應變孔內進水或嚴重 受潮，導致應變計受潮，出現橋臂斷現象。
2)應變計絲柵燒斷，補償電阻燒斷。
3)在雷擊或秤臺上進行電焊產生的電壓過高， 超過應變計基底的擊穿強度把薄弱的應變計擊 穿，絲柵燒斷。
4)傳感器在制作過程中，各高溫導線橋臂及應 變計聯接銀絲虛焊會因傳感器使用中的頻繁振動導 致高溫線斷或應變計聯接銀絲脫落，出現橋臂斷。
4.結束語
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，如安裝時把防水接砸斷或導線拉斷; 或者鋼球破裂，秤臺倒下把傳感器壓壞;還有防水接 把導線卡得太緊，使原來正常的秤突然發現儀表 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，需要認真分析可能產生故障的環節，以上 把電阻應變式傳感器對稱體產生的影響總結出來， 并提出具體措施，保障了地磅長期、穩定的使 用，而且方便于技術人員在安裝和調試及故障維修 中借鑒。