电阻应变式传感器在电子汽车衡中的故障分析

　　1 序言

　　电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成, 可根据具体测量要求设计成多种结构形式。常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器、应变式加速度传感器和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高, 测量范围广、寿命长、结构简单、频响特性好, 能在恶劣条件下工作, 易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱, 但可采取一定的补偿措施。电阻应变式传感器广泛应用于自动测试和控制技术中。

　　2 电阻应变式传感器的工作原理

　　电阻应变式传感器的工作原理是: 弹性体( 弹性元件, 敏感梁) 在外力作用下产生弹性变形, 使粘贴在他表面的电阻应变片( 转换元件) 也随同产生变形, 电阻应变片变形后, 它的阻值将发生变化( 增大或减小) , 再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号( 电压或电流) , 从而完成了将外力变换为电信号的过程, 即可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。由此可见, 电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。

　　2.1 电阻应变片

　　电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上, 即成为一片应变片。它的一个重要参数是灵敏系数 K。

　　2.2 弹性体

　　弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个, 首先是它承受称重传感器所受的外力, 对外力产生反作用力, 达到相对静平衡; 其次, 它要产生一个高品质的应变场( 区) , 使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。

　　2.3 检测电路

　　检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。惠斯登电桥可以测量电阻、电容、电感、温度、频率、及压力等许多物理量, 其电路图如图1 所示。惠斯登电桥具有很多优点, 如可以抑制温度变化的影响, 可以抑制侧向力干扰, 可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等, 所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。全桥式等臂电桥的灵敏度最高, 各臂参数一致, 各种干扰的影响容易相互抵消, 所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。

　　3 电阻应变式传感器在应用中的故障分析

　　就传感器而言, 不仅认为它没有信号输出, 或者输出信号异常是一种故障, 同样传感器的输出信号随时间、温度的变化而变化也是一种故障。目前电阻应变片传感器在电子汽车衡的使用中出现故障原因, 主要在以下三个方面: