一种量化监控大型衡器传感器故障方法探析

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1、一种量化监控大型衡器传感器故障方法探析【摘要】通过对大型衡器传感器的原理、构造的介绍、研究，引出大型衡器传感器故障产生的可能原因和部位，进而对可能产生的故障采取相应的监测、判断等量化防范措施，最后提出传感器监控仪的设计构想。【关键词】大型衡器；传感器；原理；故障原因；量化监控；防范监督方法；传感器监控仪设计传感器是衡器的重要组成部分，它把被称物体的重量转换成电信号，经过处理后显示给用户计量数据。可以说，传感器是衡器称重数据的渊源，是衡器的心脏，它的正常工作与否，直接关系到衡器计量数据的准确性和可靠性。由于传感器的外观构造密闭，以及衡器的使用现场约束等因素的制约，我们不可能直接采用肉

2、眼或常用工具等直观的方法预测故障、发现故障、检测故障、排除故障，这就给衡器管理工作造成了很大的盲目性。衡器传感器的使用过程和衰变程度无法预知，很容易造成传感器突然坏掉，衡器计量性能丧失，无法正常使用。特别是对于大型衡器，因为计量任务的繁重和传感器安装位置的限制，再加上材料报批、审核、采购等都需要一定的时间，这样就给衡器的及时恢复使用造成了时间上的紧迫要求，势必要耽误一定量的计量任务和工作。为了能够及时了解和掌握大型衡器传感器的健康状态，做到设备故障的提前预知、健康状态的阶段掌握，我们提出探讨一种能够量化监控大型衡器传感器健康状态的方法以及装置，从而达到量化监控大型衡器工作状态的目的

3、。1•衡器传感器的原理、构造1.1原理传感器就是把非电量力值转换成各种电参量，然后，通过电参量的测量来确定力值的器件。其工作原理示意图如下：图1传感器工作原理示意图现在企业内部常用的传感器是电阻应变片式称重传感器，这种传感器是由弹性体和一定数量的电阻应变片组成，该电阻应变片都是用应变胶粘贴在弹性体上的，要求它和弹性体有同步应变。其工作原理为：当外力作用于传感器的弹性体上的时候，使该弹性体产生相对形变，根据虎克定律，在弹性限度内，该外力的大小与弹性体的应变成正比，其形变使内部电桥产生电信号输出，这样使得输出的电信号与外力成正比，可以用下式表示为：WoeEocAR/RocAU/U式中：

4、W——外力；弹性体的应变;AR/R——电阻应变片阻值相对变化量；AU/U——传感器输出灵敏度。其外形结构依据使用条件、工作原理的不同而存在较大的差异，现代企业常用的电阻应变片式称重传感器的外形一般如下图所示：图2电阻应变片式称重传感器一般外型2.衡器传感器故障分析及方法的提出由衡器传感器的工作原理可知，传感器的构造涉及到力学、电学、化学等学科，传感器故障可能的产生原因有：(1)由弹性体引起。(2)由电桥及线路引起。(3)因传感器粘贴工艺引起。值得注意的是：故障不管是以上哪个原因引起的，其现象都要通过电桥的不平衡输出显示出来。抓住这个特点，我们就可以寻找一种方法，有针对性的采取一种方

5、式，把传感器输出信号的变化情况量化，分步骤、分阶段的了解和掌握传感器的病变过程，做到对传感器'‘亚健康”状态的掌控，从而就掌握了磅秤“心脏”的健康状态，最终达到量化监控衡器运行、减少材料开支和计量损失、为生产赢得时间的目的。经验表明：大型衡器传感器零点输出的大小，是由其设计质量、制作工艺的质量等条件的集中反映，而这些因素就构成了新购传感器的潜在故障的内因。同时，这也就解释了为什么有些新装的未开封的传感器计量效果不好、稳定性较差的原因。其实，依据传感器零点的特性，我们可以把传感器空磅和空载时作为一个特例，依据传感器空磅和空载时输出的信号变化，摸索传感器的信号输出变化规律，设定一定的变

6、化标准，依次采用监测、跟踪、分析的方法，对衡器各个使用工况下、各个工作阶段的不同状态进行监控，从而就达到了量化监控衡器传感器健康状况的目的。这种思路特别是对于大型衡器传感器的管理和监控有很好的效果。2.大型衡器传感器健康监测和判断步骤3.1监测(1)对传感器空载时的监测。在实际称重工况条件下，将该衡器的每只传感器置于空载状态，测量每只传感器在一定激励电压下的输出值，按位置编号，并做好位置对应记录和电压输出记录。此数据即为传感器空载时的输出值。同时，可测量传感器的输入阻抗、输出阻抗及空载输出,并与传感器出厂时厂家给定的值相比对，观察数据的变化。这样可以衡量传感器在安装前的健康状态是否

7、良好，以及可以确定传感器使用中达到了何种亚健康状态。(1)对传感器空磅时的监测。在实际工况条件下，在衡器承载器均与传感器较好接触，衡器各个工作所需的部件均在正常使用状态下，测量该秤每只传感器在激励电压下的输出值，按位置编号填入上述记录相应数据表格内。此数据即为传感器空磅时的输出值。(2)在标准重量条件下的监测。在实际称重工况条件下,在一定的标准重量(每次对应恒定的标准重量)加载的作用力下，测量每只传感器的输出值，按照同样的方法把数据填入上述相应表格内。也可每次用多个标