PDF《应变式传感器常见故障原因分析》

1 应变式传感器常见故障原因分析 中航电测仪器股份有限公司 王世元 [ 摘要 ] 本文论述了电阻应变式传感器的结构原理、工艺流程及故障分析,对应变式传感器制作 过程中常见故障进行了归纳总结及研究分析,探索传感器工艺质量提升的技术方法,从而为规范传 感器设计制造过程提供理论依据.

[ 关键词 ] 应变式传感器;

工艺流程;

故障分析;

设计制造 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,首先要解决的就是获取准确可靠的信息,这就需要用 各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达 到最好的质量.因此可以说,没有众多的优良传感器,现代化生产也就失去了基础.随着技术的进步, 使用称重传感器 制作的电子衡器已广泛应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量,特别 是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度化的不断提高,称重传感器已成为过程控制中的 一种必需的装置.应变式传感器由于其制作工艺较为简单,加工成本较为低廉,故被大批量生产, 在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已大量应用. 一.应变式传感器

(一)概述

1、基本定义 电阻应变式传感器是一种用金属弹性体将力转换为电信号的功能元件.它通过粘贴在弹性体敏感 表面的电阻应变计及其以一定方式组成的电桥电路,在外加电源的激励下,实现力―应变―电阻― 电信号变化四个转换环节转化 的一种力敏感传感器 .由于电阻应变式传感器必须通过一定形态的机 械构件来实现力的传递,通过电阻应变计来实现电信号的传递,从而达到力的测量,因此,电阻应 变式传感器被人们称为机电一体化器件.二十世纪三十年代,人们发明了应变计,利用应变计对材 料进行应力分析,来研究材料的力学特性.随着研究的深入,人们反其道来分析,利用金属材料的 稳定性,设计出了各种电阻应变式传感器,来进行各种物理量的测量.二十世纪五十年代,随着电 子技术的快速发展,应变计制造技术的进一步成熟,电阻应变式传感器开始得到广泛地应用,各种 结构、不同用途的电阻应变式传感器也相应被设计出来.

2、基本分类 人们对电阻应变式传感器的命名各种各样,根据其结构形式,应变式传感器可分为:平膜片式、 平行梁式、柱式、桥式、悬臂梁式、双梁式、轮幅式、压力环式、板环式等.根据其用途可以分为:

2 测力传感器、 称重传感器、 压力传感器、 引伸计、 位移传感器、 扭矩传感器、 速度传感器、 高度传感器、 加速度传感器等.

3、应用范围 电阻应变式传感器的检测对象――力,不单指垂直方向的拉力或压力它还可以是力空间六分量中 任何一个单独的分量(力或力矩).只要对弹性体进行专门设计,它可对融合作用于一个构件的六 分量进行互不干扰的检测,同时输出六个与被测量有线性关系的电信号.适当改变弹性体的承载结 构,电阻应变式传感器同样可检测压强(单位 kg/m2),其中包括气体压强、液体压强、土层压强等. 电阻应变式传感器还可应用于位移检测、应变检测、形位检测、密度检测及液位检测.因为这些几 何量和物理量都可以通过弹性体结构上的变化,将其转换为力学量.如今,电阻应变式传感器已广 泛地应用于航空、航天、钢铁、石油、煤炭、交通、计量、机械制造等等领域.