第五屆全國稱重技術(shù)研討會論文集

    [摘要] 計價秤傳感器的準確度、溫度性能、長期穩(wěn)定性，對電子計價秤的性能有著至關(guān)重要的影響。本文分析了影響計價秤傳感器質(zhì)量的各種因素，結(jié)合制造工藝重點介紹了計價秤傳感器的質(zhì)量控制問題，并提出使用中的注意事項，以及安裝調(diào)試等問題。

    關(guān)鍵詞：電子計價秤 計價秤傳感器 溫度性能 長期穩(wěn)定性 質(zhì)量管理

一、前言

    1998年到2003年，國家質(zhì)檢總局對電子計價秤產(chǎn)品質(zhì)量進行了6次國家監(jiān)督抽查，合格率一直徘徊在50%左右，其中絕大部分是稱重傳感器溫度性能不合格。由于計價秤傳感器價值量偏低，受計價秤產(chǎn)品成本的影響，生產(chǎn)廠家竟相壓低成本，使得傳感器的產(chǎn)品質(zhì)量下降，最終導致電子計價秤的產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求，損害消費者利益。要提高電子計價秤的產(chǎn)品質(zhì)量，首先要抓好計價秤傳感器的質(zhì)量，最重要的是要抓好傳感器的溫度性能。等效采用OIML R60國際建議的新國標GB7551-1997《稱重傳感器》，對于傳感器的性能評價有了詳細的要求，“必須認識到稱重傳感器可能具有小的非線性、滯后誤差和適中的溫度誤差；或者恰好相反，可能具有適中的非線性、滯后誤差和小的溫度誤差"。所以使用了允許總誤差帶作為限制因素。另一方面，傳感器的質(zhì)量是由使用的各種原材料的質(zhì)量、工藝因素、質(zhì)量管理等多方面原因決定的，解決了技術(shù)問題，在管理上沒有下工夫，仍然不能獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，尤其是在批量生產(chǎn)的條件下，管理方面小的失誤，就可能造成生產(chǎn)現(xiàn)場大量的損失。稱重傳感器的生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工程，只有將技術(shù)與質(zhì)量管理有效的結(jié)合，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

二、影響計價秤傳感器質(zhì)量的幾個因素

    總結(jié)設(shè)計、生產(chǎn)中的經(jīng)驗，在傳感器的生產(chǎn)中，一般要考慮如下的因素：
    1、應變計：包括基底（膠）材料，金屬箔材，結(jié)構(gòu)（有無蓋膜，絲柵尺寸），級別，測試方法，出廠標準等；
    2、貼片膠：包括品牌，品質(zhì)，材料性質(zhì)，使用期限，使用方法，是否易于工藝控制等；
    3、彈性體：包括材質(zhì)，批次的同一性，化學成分，熱處理狀態(tài)，機械性能，加工精度等；
    4、貼片及裝配工藝：包括夾具設(shè)計，壓力，膠塊尺寸，壓力施加的穩(wěn)定性，固化溫度，焊點質(zhì)量，電纜線的質(zhì)量等；
    5、防潮措施：主要是防潮材料的性能，防潮工藝，材料的耐侯性能等；
    6、應變計與彈性體蠕變匹配：應變計、彈性體生產(chǎn)批號的變更，會影響傳感器的蠕變性能，所以，要進行傳感器的蠕變匹配；
    7、傳感器的溫度補償：包括零點溫度和靈敏度溫度補償。這個工序決定了傳感器的準確度。在按照新國標的要求對傳感器進行的評價時，高低溫性能尤其重要。
    8、傳感器的安裝：螺絲的材質(zhì)和夾緊力，彈性體和安裝面的平整程度，有無毛刺；安裝面材質(zhì)的影響：不銹鋼，電鍍鋼材，鑄鋁，鑄鐵等，由于結(jié)合面摩擦力的不同，對傳感器溫度性能的影響；
    9、四角誤差的調(diào)整：四角調(diào)整工裝與秤臺的安裝位置關(guān)系，調(diào)整量對零點的影響，四角的精度等。

三、對上述影響因素的控制是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提

    計價秤傳感器的結(jié)構(gòu)比較簡單，電路也不復雜，在質(zhì)量控制中，關(guān)鍵是抓好重點環(huán)節(jié)。
    1、關(guān)于應變計、貼片膠、彈性體的質(zhì)量控制
    一般來說，這三種材料是做好傳感器的基礎(chǔ)，是前提條件，基礎(chǔ)做不好，就不可能有好的質(zhì)量。所以，要選擇有質(zhì)量信譽的生產(chǎn)廠家，一般是大公司，如生產(chǎn)規(guī)模較大或銷售額較大的公司。由于材料批號的變更會導致應變計與彈性體性能不匹配，造成傳感器性能不合格，而工藝的調(diào)整和控制，牽涉到彈性體尺寸、補償電阻阻值等一系列的問題，故對基礎(chǔ)材料，要嚴格的選擇和控制。通過對生產(chǎn)廠家質(zhì)量管理的了解，試用中對產(chǎn)品質(zhì)量的考核，批次生產(chǎn)中對質(zhì)量問題的控制處理等，嚴格的篩選應變計、貼片膠、彈性體材料。對這些問題，研究和探討的技術(shù)論文較多，推薦的產(chǎn)品也很多，可供參考。
    2、貼片和固化工藝
    這是制做一個高品質(zhì)傳感器的關(guān)鍵，決定了傳感器的質(zhì)量。傳感器生產(chǎn)廠家都知道它的重要性，但各家采取的方法卻有所不同。關(guān)鍵在于嚴細程度。一是環(huán)境要清潔；二是操作者自身要作好清潔防護，如：不能化妝，防止油性物質(zhì)污染彈性體；戴好口罩，手套等，防止人的唾液濺到應變計上；三是膠水的使用要嚴格按照說明書的要求執(zhí)行，如配膠方法，儲存條件，使用注意事項，固化溫度及時間，壓力，失效期等；四是彈性體要清潔，貼片部位要擦拭干凈，不能有油脂、污物、砂粒等，影響膠粘質(zhì)量；五是應變計的粘貼和固定要準確，粘貼中不能損傷到應變計的絲柵，不要偏離定位尺寸，應變計不能產(chǎn)生滑移；六是要防止貼片膠在連續(xù)使用中受到污染；七是夾具的施壓應準確，符合設(shè)計要求，不能對應變計產(chǎn)生橫向力，高溫固化時不能產(chǎn)生熱松弛；八是固化溫度和保溫時間要適當，符合膠粘劑的固化溫度要求；另外，耐溫橡膠塊的尺寸大小，厚度，硬度等，都會對應變計的粘貼性能造成影響。還有一些影響因素，如操作的方式，操作者的細心程度，涂膠的尺寸等，都需要貼片人員在實踐中摸索和掌握。
    3、防潮措施
    防潮措施是保證傳感器的長期穩(wěn)定性的一項措施。計價秤傳感器在潮濕的環(huán)境中使用時，若秤的密封性能不好，會使傳感器受到濕熱的影響，使應變計及密封材料受潮，絕緣下降，造成秤的零點漂移。一般防潮材料是硅膠、聚胺脂等，還有橡膠類防潮劑。選擇時考慮的因素有：一、不能影響傳感器的性能，尤其是蠕變性能，或者影響量有據(jù)可循；二、便于施工，固化，易于操作，高溫固化時不損壞傳感器的器件；三、防護效果有效；四、最重要的一點是按照GB7551-1997《稱重傳感器》的要求，進行濕熱實驗，可以達到標準的要求；五、特殊的要按照使用環(huán)境的要求，如，鹽廠、海水養(yǎng)殖廠、魚市等，進行實驗，應該達到標準或使用的要求。后者可以根據(jù)需要，與使用方達成協(xié)議，如保證兩年，還是五年不出問題。只有經(jīng)過試驗和計價秤現(xiàn)場的實際應用，才能保證傳感器的性能不出問題。近幾年來，國外有許多優(yōu)秀的防潮材料在傳感器上獲得應用，制定的傳感器防潮標準比國內(nèi)的標準有較大提高，很好地保證了傳感器的長期穩(wěn)定性。
    4、傳感器蠕變性能匹配和溫度補償
    八十年代末期，國內(nèi)出現(xiàn)了蠕變自補償應變計，利用應變計柵頭部分結(jié)構(gòu)尺寸的改變，來完成傳感器的蠕變補償，使之達到規(guī)定的精度。對于計價秤傳感器來說，由于彈性體是鋁材，所以，傳感器的蠕變性能就與應變計和鋁材有關(guān)，以及與應變計的粘貼技術(shù)有關(guān)。當鋁材的批號發(fā)生變化時，就要對傳感器的蠕變性能進行考察，當然，對于傳感器的高低溫蠕變性能，也要進行考察，以保證傳感器的性能符合使用要求。在此之間，要確保貼片、固化工藝和夾具的質(zhì)量穩(wěn)定，只有一個變化的因素。當確定了新材料需匹配的應變計蠕變補償號之后，才具備了批量生產(chǎn)的必備條件之一。目前，應變計生產(chǎn)廠家對應變計的蠕變批號做的很細，完全可以保證用戶的要求。其次，要進行傳感器零點溫度和靈敏度溫度補償。一般來講，零點溫度補償由于容易實現(xiàn)，所以要全數(shù)進行；而靈敏度溫度補償，由于需進行加載、加溫測試，時間長，可以采取抽樣的方法，確定補償?shù)膮��?shù)，在后續(xù)的批量生產(chǎn)中應用。若傳感器的原材料保持不變，如：應變計、彈性體的批號不變，電纜線的材料和長度不變，靈敏度溫度補償電阻和并聯(lián)電阻的阻值不變等，傳感器的靈敏度溫度影響是基本一定的。由于計價秤傳感器是雙孔平行梁結(jié)構(gòu)，輸出的線性度很好，所以控制好了傳感器的蠕變和溫度性能后，基本上就達到了國標三千分度的要求。至此，方可以對傳感器進行批量生產(chǎn)。在生產(chǎn)中，對鋁材的批號，應變計的批號要嚴格的控制，作好分類管理和追溯，發(fā)生不合格品要及時處理，避免與下一批次的材料相混淆。選定蠕變和靈敏度溫度補償?shù)膮��?shù)之后，就可以進行批量生產(chǎn)了。
    5、傳感器的安裝和四角誤差調(diào)整
    傳感器的安裝，影響到傳感器的性能，對于小量程的傳感器更要注意，避免在安裝中使傳感器受到較大的力，損壞到傳感器的應變梁。力矩大小要與螺絲的大小相匹配，避免將彈性體的螺紋拉壞；彈性體和秤架的結(jié)合面，不能有突起或毛刺；四角調(diào)整工裝與傳感器的中心相對位置，要與秤架的位置相匹配。若彈性體應變梁的壁厚不均，或者應變計的粘貼位置偏離，造成四角誤差較大，在調(diào)整中還要注意用力不當會引起零點變化以及造成傳感器的零點不穩(wěn)定。傳感器的零點溫度補償是在傳感器不受力的情況下進行的，當在秤上安裝后，要注意考察在傳感器受力的情況下，零點溫度的值是否會發(fā)生變化。
    以上是我們在工作中的一些體會。認真的抓好技術(shù)和管理，不斷總結(jié)經(jīng)驗和教訓，就一定可以生產(chǎn)出高精度計價秤傳感器。

參考文獻

劉九卿：《我國稱重傳感器總體質(zhì)量水平急待提高》《衡器》2005年第1期

<全文完>