一、概述
電子衡器已普遍應用于各行各業。電子衡器，主要由稱重傳感器、稱重顯示儀表和承載器等部分構成。稱重傳感器，是電子衡器的核心部件，稱重傳感器是一種知識密切型和技巧密切型多學科綜合性的高技術產品。
目前，我國的電子衡器，仍以電阻應變式測量原理為主，電阻應變式稱重傳感器得到大量使用。
稱重傳感器，是稱重信息技術的前沿環節，如果沒有傳感器對原始信息進行可靠的采集和轉換，則可靠的測量是難以實現的。電阻應變式稱重傳感器（以下簡稱“稱重傳感器”）是一種用金屬彈性體作為力———電轉換功能的計量器具。稱重傳感器作為電子衡器的關鍵部件，已深為人們所關注。
由于稱重傳感器本身固有的特性和處在復雜惡劣的應用環境，它的故障也呈現多樣性，復雜性的特點，故障發生率也高。因此，稱重傳感器的安裝、使用和維護工作很重要。
二、稱重傳感器的使用特性
稱重傳感器，由于其工作機理上涉及的學科交錯和元器件的交錯，也就造成其故障成因的交錯和故障診斷的困難與復雜。
稱重傳感器的使用故障，按原理分，大致可分三類：
(1）彈性體引起的———機械構件引起的故障；
(2）電橋及線路引起的———電橋網絡線路引起的故障；
(3）粘貼工藝引起的———粘貼部位引起的故障。
不管哪類故障，都會通過“不平衡輸出”反映出來。
稱重傳感器的“零點輸出”，是制作工藝質量，設計質量的反映，也是潛在故障的一種最明顯的體現。
稱重傳感器使用故障的形成，也是由稱重傳感器的技術結構特性所決定的。
稱重傳感器涉及力學、電學、化學等學科。故障成因復雜，判斷困難。在故障形成前，能否提前診斷稱重傳感器處在“亞健康”狀況，不是件容易的事。
（一）稱重傳感器的技術結構特性
稱重傳感器，是一種以金屬彈性體作為力轉換為電應變的功能元件，它由彈性體、應變計和測量電路組成。它通過粘貼在彈性體敏感表面的電阻應變計，在外加電源的激勵下實現：力應變→電阻變化→電信號變化等轉換。
稱重傳感器是一種典型的“機電一體化”器件。“機電”兩者在稱重傳感器內部的“結合點”：是應變片和金屬彈性體敏感表面的粘貼膠層。所以，稱重傳感器技術，是一門涉及力學、電學、化學等多門學科的邊緣學科。
由于稱重傳感器是由機械力學、電學、化學等多門學科技術結合的產品，各種技術工藝對稱重傳感器的使用特性都會產生影響。
（二）稱重傳感器的現場使用特性
(1）環境溫度對稱重傳感器的“零點漂移”
對于不同準確度等級的稱重傳感器，其零點溫度系數的技術指標是相應不同的。如我國稱重傳感器制造執行的零點變化參數要求的規定如表1所示。
表1 下載原表
環境溫度對不同等級的稱重傳感器產生不同的影響。
稱重傳感器在使用現場的環境溫度狀況與生產制造時的補償作業、檢定作業時的環境溫度狀況是相差甚遠的，稱重傳感器在使用現場出現“溫漂”，大多是由現場溫度“梯變”引起的。
因此，在使用中如發現稱重傳感器出現過大的溫漂時，首先應測試使用環境的溫度是否相對恒定，并應采取措施在稱重傳感器周圍創造一個局部的相對恒定的溫度環境。
(2）機械力和碰撞引起“零點變化”。電子衡器在現場使用中，時常會出現“超載、偏載、側向”沖擊力，對稱重傳感器產生不良影響。
1）超載與偏載，在使用中，如果施力平面與支承基面不平行，偏載情況就會惡劣。偏載或超載會使彈性體某一局部區段產生較大的塑性變形，零點就會突然變大，如果偏載引起的局部應力超出強度極限，則會造成稱重傳感器的損壞。
2）側向沖擊力。在電子衡器的設計安裝時已考慮了側向力的影響，各種承載機構、限位裝置就是針對使用中的側向力而設計的。側向力引起零點突變，往往是事故性的。
(3）現場電磁場干擾引起零點變化。如使用現場的空間電磁場突然沖擊或變化，致使在橋路網絡上或信號傳輸線上激起相當量值的感應電勢，會引起稱重傳感器的輸出波動。
針對稱重傳感器的上述使用特性，使用單位應該從供電電源、環境溫度、機械結構安裝及機械操作等方面采取措施，減少或消除現場環境、安裝結構和使用方法對稱重傳感器的影響。
三、稱重傳感器的安裝使用
稱重傳感器是電子衡器的敏感元件，也是電子衡器的核心部件，而稱重傳感器的故障將直接影響電子衡器的準確性，而造成稱重傳感器故障的影響因素多而復雜，因此，用戶對稱重傳感器的使用故障要高度重視。
（一）稱重傳感器的安裝要求，稱重傳感器安裝時要做到如下幾點。
(1）安裝基面檢查。安裝前應檢查安裝基面是否水平、堅固，上下支撐面應相互平行，并能承受足夠的壓力。
(2）加載裝置。用戶設計安裝的加載裝置，應保證加載力的作用與稱重傳感器受力軸線重合，側載負荷和偏心負荷的影響減少至最小；要使稱重傳感器的軸線處于垂直位置；同一系統同時使用多個傳感器時，要將各個傳感器所受的載荷盡可能調整均衡，避免單個傳感器因超載過大而損壞。
(3）稱重傳感器安裝時，商標正面朝上。
(4）稱重傳感器安裝時，應弄清受力部位和具體受力部位的對應位置；切不可在外套等部位傳力，以免造成傳感器損壞。
(5）安裝部位的構件及配件。稱重傳感器安裝部位的構件及配件應有足夠的強度，計量中不應產生有害的應變及扭曲等變形力，并設置必要的過負荷保護裝置。
(6）為了防止化學腐蝕，安裝時，宜用凡士靈涂抹傳感器外表面。
(7）限位裝置。應盡量采用不使橫向負荷作用于傳感器的水平限位結構，避免熱膨脹因素使傳感器受到附加外力。
（二）防止起翹的安裝調整，如圖1所示。
圖1 稱重傳感器防起翹與安裝角度調整要求 下載原圖
在安裝調整中，采用水平限位模塊進行安裝的承載器（秤臺），當外力作用時，會使承載器秤體產生“起翹”現象，因此，需安裝“起翹”限位螺桿，限位螺母與承載器（秤臺）平面保持1mm～2mm的空隙，限制“起翹”的幅度。如圖1-A。
安裝過程中，要調整稱重傳感器的垂直與水平度，保障如下機械角度：如圖1-B。
(1）傳感器中心線傾斜角度應r≤1°（度）；
(2）承載面與上平面傾角應α≤2°（度）；
(3）安裝面與底平面傾角應β≤0.5°（度）。
（三）使用中關注機械安裝的影響
(1）“搬運”。稱重傳感器的搬運，應輕拿輕放。沖擊、碰撞、跌落都可能對稱重傳感器的計量性能造成損害。
(2）“系統平行”。安裝稱重傳感器的底座，安裝面應平整清潔，不應有油膜膠膜存在，應進行水平調整，尤其是稱重傳感器多于3個以上的稱量系統，使用中更應調整各個稱重傳感器的水平一致。
(3）“加載力”。稱重傳感器的加載方向都是確定的，使用時一定要在此方向上加載，盡量避免橫向力、附加彎矩扭矩的產生；承載器（秤臺）上禁止長期放置重物，以防稱重傳感器產生“蠕變”。
(4）“防卡”。應經常檢查承載系統有無運動不順現象。可用在秤臺上加、減約千分之一的額定負荷，觀察顯示儀表是否有反映的方法來檢查可動部件是否被“沾污”或受卡。
(5）傳感器短時間的過載能力，一般設計為額定載荷的150%，因此在安裝和使用過程中應避免大載荷的沖擊。
（四）稱重傳感器的接地
(1）地電位接地。局部地區的地電位，事實上是經常變動的，工業現場地電位的變化，主要來源于電器設備的漏電，電力線路的開閉和電力設備的負載變化及雷電的影響。
(2）屏蔽與外殼接地。屏蔽接地樁的位置應選擇地電位恒定為零的地區，樁位應盡量就近解決。
稱重傳感器有全封閉的金屬外殼，對粘貼在彈性體上的應變計及測量電路具有防潮作用，使內部器件不受電磁場干擾及防止熱幅射的防護作用。為保證稱重傳感器本身有穩定的零電位，不受設備電位波動的影響，除設備須安全接地外，稱重傳感器外殼也應單獨接地。
(3）設置稱重傳感器大電流回流電纜，以防止雷擊時或承載器上進行電焊等操作時電流對稱重傳感器的影響。
(4）切勿把稱重傳感器承載的承載器（秤臺）當作焊接地線使用，以免引起傳感器的損壞。
四、稱重傳感器故障診斷
（一）稱重傳感器故障診斷方法
電子衡器的故障現象總是在系統的終端顯示儀表表現出來，故障現象表現后，不要盲目地拆卸稱重傳感器，應采用相應的方法找出故障點。
無論是工程上使用的復雜電子衡器和測力系統，還是在實驗室使用的試驗裝置，它們都是由一個或多個傳感器、機械裝置、系統中間接線盒、傳輸電纜和檢測儀表組成的。使用現場診斷稱重傳感器故障時，首先應判斷故障來自測量系統的哪個環節。
(1）可采用以下簡易方法進行檢查
1）檢查機械裝置的安裝狀態，發現和排除明顯的機械故障；
2）用一臺同類型不同量程的高準確度、小傳感器當作標準信號發生器來測量判別顯示器是否有故障；
3）打開中間接線盒，用一臺正常的儀表分別檢測每只稱重傳感器的工作狀態，判斷某只稱重傳感器是否有故障；
4）用電工三表或搖表檢查電纜是否受傷。
用上述方法縮小故障范圍，找出有故障的稱重傳感器。對有故障的稱重傳感器應作進一步的測試與分析，并及時了解故障發生時的運行情況。
這一點很重要，因為稱重傳感器引起故障，常常與違規操作使用或機械裝置異常或使用環境的變化等因素有關，如果不加分析盲目地更換新的稱重傳感器，當雷同情況再次發生時，會重蹈覆轍，會接連損壞價格昂貴的稱重傳感器，給生產和經濟帶來更大的損失。
(2）采用監測記錄、跟蹤比較、分析診斷的方法，檢查稱重傳感器的“亞健康”狀態。掌握在實際稱量工況條件下，傳感器從亞健康到故障的時間間隙。對所有在線運行的稱重傳感器可進行全面監控，有效了解稱重傳感器在特定工況下的生命周期。
（二）診斷稱重傳感器“亞健康”狀況
診斷“亞健康”，就是通過平時的“監測、跟蹤、分析”，能在稱重傳感器故障發生前，提前得到提醒或預告，快速準確進行故障點判斷，減少現場搶修時間，提高工作效率，減小損失。
(1）稱重傳感器處在“亞健康”狀況最常見最敏感的現象特征
1）使用期間稱重顯示表時常出現零點變化，但又能自動回零，不影響稱重。
2）使用期間加載標準重量時，時常出現微小超差，但通過調整可以恢復正常。有其中之一的現象，說明稱量系統中存在有“亞健康”的稱重傳感器。
(2）跟蹤、監測、分析
1）監測
(1)對稱重傳感器空秤的監測。在實際稱量工況條件下，承載器（秤體）（或秤框）落位，各機械部件也就位。無加載，測量電子秤每只傳感器在激勵電壓下的輸出值（這是稱重傳感器在“空秤”狀態下的輸出值），按位置編號，作好記錄。
(2)稱重傳感器空載的監測。在實際稱重工況條件下，將電子秤的每只傳感器置于空載狀態，測量每只傳感器在激勵電壓下的輸出值（這是傳感器空載的輸出值），按位置編好號，作好記錄。同時測量傳感器的輸入阻抗，輸出阻抗；將記錄值與出廠時廠家給出的技術指標相比較。
(3)用標準重量加載校準，在標準重量加載情況下，測量電子秤的每只傳感器的輸出值（這是傳感器標重輸出值），按位置編好號，作好記錄，注明標準重量值。
2）跟蹤
根據使用地點、環境條件和其它情況確定下一次測量的時間間隙，對每只稱重傳感器的空秤輸出（或標重輸出）、空載輸出進行跟蹤測量。
(1)利用生產空隙監測。對電子秤的每只傳感器的空秤輸出、空載輸出進行定期測量，有條件時可測量同一標重下每只傳感器的標重輸出。作好記錄，與原來的記錄進行比較。
(2)監測間隙周期。當稱重傳感器的空秤輸出（或標重輸出）、空載輸出變化較大時，跟蹤的時間間隙應縮短，跟蹤的密度應加大；當其輸出長時間穩定時，跟蹤間隙可適當延長。
(3)同一載荷在同一電子秤的監測。同一載荷在電子秤的不同點（段）進行自身比對，測量每只傳感器的空秤輸出、空載輸出，作好記錄，與原來記錄進行比較。
在生產節奏快的稱量工況下常用此法，掌握電子秤的運行狀況。
(4)當稱重傳感器出現“亞健康”的現象特征時，要加大跟蹤每只傳感器的空秤輸出（或標重輸出）空載輸出的測量密度，作好記錄，與原來記錄進行比較。
3）分析診斷
根據比較，要結合實際稱量狀況認真分析，去偽求真。有針對性地對現場機械部件的狀態（卡、碰等）進行檢查，判斷是機械問題還是其它問題。如是機械問題要及時糾正解決。
稱重傳感器的“亞健康”，往往會伴隨一定的特征現象。稱重傳感器的類型不同，所處的稱量工況不同，反映出的亞健康狀況的指標大小也不相同。
將測量得到的數據，作為分析的節點，在比較中去發現問題，找出內在規律，多次驗證，形成診斷指標，指導維護工作。
五、結束語
稱重傳感器，是電子衡器的核心部件，稱重傳感器是一種知識密切型和技巧密切型多學科綜合性的高技術產品。作為電子衡器的關鍵部件，稱重傳感器制造與使用，已深為人們關注。
由于稱重傳感器其工作機理上涉及的學科交錯和元器件的交錯，也就造成其故障成因的交錯和故障診斷的困難與復雜。同時，稱重傳感器本身固有的特性和處在復雜惡劣的應用環境，它的故障也呈現多樣性，復雜性的特點，故障發生率也高。
稱重傳感器的“零點漂移”，“零點”變化，是稱重傳感器可靠性的潛在危險。為減小“零點”變化，稱重傳感器的安裝、使用和維護工作很重要。針對稱重傳感器的使用特性，使用單位應從供電電源、環境溫度、機械結構安裝及機械操作等方面采取措施，減少或消除現場環境、安裝結構和使用方法對稱重傳感器的影響。
運行維護要診斷稱重傳感器的“亞健康”，通過平時的“監測、跟蹤、分析”，在故障發生前，提前得到提醒預告，快速準確判斷故障所在，減少現場停運時間，提高工作效率，減小生產損失。
