本文论述了电阻应变片传感器的工作原理和主要组成部分。详细介绍了电阻应 变片传感器在地磅应用过程中出现的故障，分析原因提出了解决的办法。
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、力口 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 阻应变片传感器在地磅的使用中出现故障原 因,主要在以下三个方面：
3.1绝缘电阻低
主要表现在内绝缘”及外绝缘”。“外绝缘”主 要表现在激光焊接防水性能差。遇到恶劣环境,如 被水淋或水淹，传感器的绝缘电阻将会很快被损坏， 使应变孔内各电阻器件之间遭到破坏。“内绝缘”主 要在于完成总体组装清洗后有残余酒精未完全挥 发，应变计上有残余松香或应变计两焊点间有残余 松香未清洗干净。
3.2角差
灵敏度的不一致性：灵敏度是满量程的输出 电压与激励电压之比。补偿方法是在供桥回路中串 入相对应的电阻，有效的降低供桥电压，使灵敏度达 到标准值2mv/v±0.1%)之间。
输入电阻的不一致性：灵敏度补偿后，传感器 输入电阻往往与标准值762 Q或382屮差别很大， 为了使输入电阻一致，可在输入红、白）线间并联一 个电阻。
各个传感器的钢球因高差太大导致受力时承 力不均，造成很大的角差。
传感器的底座与秤台或基础未紧固，使用中 在地磅的冲力作用下传感器产生位移，从而造成 钢球的中心偏移，出现角差。
惠斯登电桥的不对称性。
3.3零点飘移
1）现场的力使传感器的零点在较大的范围内变 化，主要分为三类：一只传感器或一台秤上所有传感 器的零点发生较大范围内变化，一般在±1000uv 左右；一旦出现事故，仪表溢出，无法进行工作，检测 传感器的零点高达几毫伏；传感器巳明显变形，有的 巳断裂。
凡是传感器因超载所引起零点变化在检测时有 一很有用的规律：承受拉伸应力的应变计阻值明显 变大，承受压缩应力的应变计阻值明显变小，并且阻 值的变化呈对称性。
2）应变计绝缘电阻低引起零点变化。应变计长 期受潮气影响，基底吸潮而降低与弹性体之间的绝
缘电阻，导致应变片电阻的变化，使零点产生变化。
3)应变计焊点虚焊及各连接导线虚焊均能引起 零点飘移。
3.4断桥现象
潮湿的环境会引起应变计敏感丝栅腐蚀，导 致最终断裂，主要原因是激光焊接及胶水密封性能 差，传感器的使用环境恶劣，使应变孔内进水或严重 受潮，导致应变计受潮，出现桥臂断现象。
应变计丝栅烧断，补偿电阻烧断。
在雷击或秤台上进行电焊产生的电压过高， 超过应变计基底的击穿强度把最薄弱的应变计击 穿，丝栅烧断。
传感器在制作过程中，各高温导线桥臂及应 变计联接银丝虚焊会因传感器使用中的频繁振动导 致高温线断或应变计联接银丝脱落，出现桥臂断。
4.结束语
以上介绍的是电阻应变式传感器在地磅使用中出现的主要故障现象和原因，还有意外原因 引起的故障，如安装时把防水接头砸断或导线拉断; 或者钢球破裂，秤台倒下把传感器压坏；还有防水接 头把导线卡得太紧，使原来正常的秤突然发现仪表 示值来回波动；或仪表溢出或零点超大或牵动电缆 线时仪表示值乱跳。影响地磅称重精度的因 素有很多，需要认真分析可能产生故障的环节，以上 把电阻应变式传感器对称体产生的影响总结出来， 并提出具体措施，保障了地磅长期、稳定的使 用，而且方便于技术人员在安装和调试及故障维修 中借鉴。
