如何檢測(cè)稱重傳感器的故障？

題目說(shuō)的稱重傳感器是電子衡器的核心部件，其好壞直接關(guān)系到計(jì)量準(zhǔn)確度及穩(wěn)定運(yùn)行性能。想要檢測(cè)稱重傳感器的故障，其基本原理及故障原因要有一定的了解。

電阻應(yīng)變式稱重傳感器

檢測(cè)過(guò)程；將力轉(zhuǎn)換為形變，然后將形變轉(zhuǎn)為電阻變化，最終轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的毫伏電壓輸出。其主要部件是惠斯登電橋，作用是把電阻變化轉(zhuǎn)為相應(yīng)的電信號(hào)輸出。

傳感器的輸出信號(hào)U0＝｛（R2R4- R1R3）/(R1+R2)?(R3+R4)}?Ui

上式中R1~R4是應(yīng)變片電阻，Ui是傳感器輸入信號(hào)（供橋電壓），U0是傳感器輸出信號(hào)。當(dāng)稱臺(tái)處于空載狀態(tài)時(shí)R2R4-＝R1R3，此時(shí)惠斯登電橋處于電橋平衡狀態(tài)，這時(shí)稱重傳感器的輸出信號(hào)理論上是0mV。

稱重傳感器的故障現(xiàn)象，最直觀的觀察故障現(xiàn)象就是在顯示儀表有異常顯示�？蛰d或裝載過(guò)程，數(shù)據(jù)跳變。裝載后儀表無(wú)反應(yīng)�？蛰d狀態(tài)儀表顯示欠載或過(guò)載。儀表的零位漂移。重復(fù)性、線性差，系統(tǒng)不歸零等故障現(xiàn)象。

根據(jù)題目要求舉一個(gè)實(shí)例，在空載狀態(tài)下電子衡器顯示儀表顯示過(guò)載故障。根據(jù)判斷估計(jì)是其中一個(gè)傳感器的阻值或多個(gè)傳感器的阻值在空載狀態(tài)變得異常的大。由于是四個(gè)傳感器的稱臺(tái)，所以判斷它們的好壞其實(shí)也很快的。

掀開(kāi)稱臺(tái)后肉眼觀察發(fā)現(xiàn)有個(gè)傳感器又凹陷的痕跡，此時(shí)給它在接線盒斷開(kāi)它的信號(hào)線，其余的三個(gè)不斷開(kāi)，發(fā)現(xiàn)顯示儀表的欠載故障消失，基本上可以確定此傳感器已經(jīng)損壞。

后面為了進(jìn)一步判斷它是否壞了，由于接線盒內(nèi)只斷開(kāi)了信號(hào)線，激勵(lì)電源沒(méi)有斷開(kāi)，于是用表測(cè)量不在受力狀態(tài)下的輸出毫伏電壓信號(hào)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)為九十多毫伏，正常情況下應(yīng)該在1mV左右，隨后又?jǐn)嚅_(kāi)激勵(lì)電源線，又測(cè)量輸出阻抗為上千歐姆，正常情況下應(yīng)該是三百五十歐姆左右。因?yàn)檩敵鲎杩咕褪菢虮垭娮�，而輸入阻抗是高于輸出阻抗幾十歐姆，正常情況是三百八十歐姆，因?yàn)檩斎胱杩故遣⒙?lián)了電阻調(diào)整的，一般是供橋電阻，所以說(shuō)比輸出阻抗高出幾十歐姆。后面更換傳感器，隨后進(jìn)行零點(diǎn)及量程標(biāo)定，稱重計(jì)量恢復(fù)正常。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，有的傳感器是四線制，有的是六線制。接線的時(shí)候一定要以它的色標(biāo)為準(zhǔn)，否則就無(wú)法使用。如果由于色標(biāo)看不清了，不知道那組是信號(hào)線，那組是激勵(lì)電源線或那組是反饋線怎么辦？

假設(shè)稱重傳感器是好的，例如四線制傳感器的引線判斷？四線制肯定有一組是激勵(lì)電源線，一組是信號(hào)線，那就用萬(wàn)用表直接兩兩測(cè)量，找到350歐姆那組線記下，是信號(hào)引線。找到380的那組線記下，是激勵(lì)電源引線。

綜上所述；電阻應(yīng)變式稱重傳感器的檢測(cè)。

1. 零點(diǎn)輸出檢查，就是傳感器在沒(méi)有載荷的情況下其輸出值。
2. 測(cè)試絕緣阻抗，測(cè)試傳感器的橋路線和傳感器的本體之間的阻抗。
3. 橋路阻抗測(cè)試，測(cè)量其輸入和輸出阻抗值。
4. 測(cè)試傳感器的輸出值，給傳感器進(jìn)行加載，檢測(cè)其輸出變化。

電阻應(yīng)變式稱重傳感器內(nèi)部是由固定阻值的電阻以及電阻應(yīng)變片組成的惠斯登電橋。

如下圖所示，當(dāng)受到物體的重力時(shí)，一側(cè)橋臂的電阻應(yīng)變片發(fā)生彈性形變，電阻值發(fā)生變化。

使得電阻的分壓值也隨之發(fā)生變化，左右橋臂的電阻分壓差值發(fā)生變化。

橋臂之間的電壓差可以表示為V=Vin*R3/(R1+R3)-Vin*R4/(R2+R4)。

當(dāng)沒(méi)有受到物體重力時(shí)，R1=R2=R3=R4，此時(shí)，輸出的電壓差V=0。

當(dāng)R3發(fā)生變化，增加到R3+ΔR，此時(shí)，橋臂輸出電壓約為V=Vin*ΔR/(R1+R3)。

在稱重傳感器的規(guī)格書(shū)中，將稱重量程對(duì)應(yīng)的V/Vin值稱為靈敏度，

V/Vin=ΔR/(R1+R3)。

比如下圖的規(guī)格書(shū)中，

靈敏度為2mV/V，也就是稱重量程對(duì)應(yīng)的ΔR/(R1+R3)＝0.002

從上表的稱重傳感器的規(guī)格書(shū)中，我們可以知道，R1+R3=2倍的輸出阻抗=2*350=700歐。

額定負(fù)荷對(duì)應(yīng)的電阻變化ΔR=700*0.002=1.4歐。

所以在稱重傳感器施加了額定負(fù)荷之后，R3的電阻由700歐變成了701.4歐。

這么小的電阻變化顯然無(wú)法用普通的萬(wàn)用表測(cè)試出來(lái)。

需要用精度達(dá)到1毫歐的毫歐表進(jìn)行測(cè)量。

在上圖的規(guī)格書(shū)中，我們還可以知道，信號(hào)+和電源-之間的連接的就是用于稱重的電阻應(yīng)變片。

因此，可以通過(guò)兩個(gè)步驟測(cè)量稱重傳感器是否有故障：

• 用普通的萬(wàn)用表測(cè)量信號(hào)+與電源+，信號(hào)+與電源-，信號(hào)-與電源＋,信號(hào)-與電源-之間的電阻，如果電阻值與根據(jù)規(guī)格書(shū)所標(biāo)稱的輸出電源的4倍相差不多，則整個(gè)惠斯登電橋是正常的。

• 進(jìn)一步確認(rèn)電阻應(yīng)變片是否正常，用毫歐表測(cè)量信號(hào)+與電源-之間的電阻，在稱重傳感器上施加額定負(fù)荷之后，如果電阻的變化達(dá)到了規(guī)格書(shū)推算出的數(shù)值，由沒(méi)有故障。如上圖規(guī)格書(shū)，電阻值應(yīng)該由700歐增加到701.4歐。