柱式称重传感器密封性改进
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摘 要：应变式称重传感器是电子衡器称量系统的核心元器件，传感器的准确度和稳定性直接影响电子衡器称量系统的准确度和稳定性，称重传感器的稳定性尤为重要。而影响传感器稳定性最主要的因素就是传感器的密封性，文中给出了提高传感器的防护和密封性，从而有效保证传感器稳定性的几种方法。
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）05-0052-03
0 引 言
应变式称重传感器是电子衡器称量系统的核心元器件，传感器的准确度和稳定性直接影响电子衡器称量系统的准确度和稳定性，所以称重传感器的稳定性就显得尤为重要，而影响传感器稳定性最主要的因素就是传感器的密封性。一旦传感器受潮就会引起粘贴的应变计的基底、丝删和基底间的粘接层尺寸发生变化，从而引起应变计阻值发生变化，造成传感器零点漂移、绝缘不良甚至传感器失效。
陕西电器研究所生产的柱式称重传感器均与电子衡，器称量系统相配使用，称重传感器的准确度、稳定性和可靠性直接影响到称重和检测系统的准确度和稳定性。柱式称重传感器的结构简单紧凑、体积小、重量轻、便于安装与维护；弹性体的几何形状简单，设计计算、机械加工、热处理及应变计粘贴都比较容易；刚性好，固有频率高，动态响应快；采用单层或双层膜片焊接密封工艺，可获得很好的抗侧、抗扭能力；易于焊接密封等。因此，柱式称重传感器广泛应用于电子称量领域、自动控制和自动检测领域中。
陕西电器研究所的部分衡器产品现场安装调试经过使用一段时间后，发现有的衡器称量系统出现漂移，显示不稳定或不显示数据等现象。必须对衡器进行维修，甚至更换传感器，这样无形中加大了维修成本。大约每年的维修成本也达到几十万元，而由于传感器密封性所造成的维修成本约占其中的25%左右。这样不仅增加了成本，也牵扯和消耗了大量的人力、物力和财力，使产品的质量下降，最重要的是降低了用户对我们的满意度。
1 传感器产生漂移的原因分析
在市场竟争日益激烈的今天，产品质量就是企业的生命。传感器也不例外，为了解决柱式传感器返修率高的这一现状，我们首先对从现场返修的柱式称重传感器进行测试，发现基本是由于传感器绝缘降低而导致的传感器零位产生漂移或传感器输出示值不稳定等现象，这些都是因为传感器的密封性差而造成的。传感器在使用过程中被水浸泡后潮气进入传感器内部，而传感器内腔中的电阻应变计及补偿电路最容易受潮气影响，一旦应变计及补偿电路受潮气影响会导致传感器零位不稳及性能不稳定甚至造成传感器整体损坏。从这一现状可以看出，提高传感器密封性是势在必行的。
我们将现场返修的柱式称重传感器进行了破拆后，发现传感器经过雨水的浸泡，雨水和潮气绝大多数是从传感器接线盒处进入传感器内腔中的。在接线盒内部有各种补偿电路和补偿电阻，雨水和潮气一旦进入接线盒中就会造成传感器绝缘降低甚至通路，使传感器零位不稳或损坏，所以必须提高柱式称重传感器的防护和密封性。而要想提高传感器的密封性，首先必须从传感器接线盒入手，必须对接线盒的结构和生产工艺进行改进，才能有效提高传感器的密封性。
2 密封性的改进措施
2.1 增加密封槽
原柱式称重传感器的接线盒内孔是直的，即便在内腔里灌满密封胶，潮气也会顺着接线盒内壁进入接线盒内腔中，直接影响到内部的补偿电路。为了阻止潮气直接进入接线盒内部，在接线盒内壁增加三道密封胶槽，这样当接线盒内腔灌密封胶时，密封胶就会延伸到密封胶槽中，潮气不会直接渗入到接线盒中的补偿电路中。图1所示是增加密封槽的原理图。
图1 增加密封槽的原理图
2.2 电缆线连接处增加一个平台
由于柱式称重传感器的接线盒外形是圆形的，在安装电缆线座时，电缆座上的橡胶圈总是与接线盒的外弧面形成线接触，在安装和使用过程中很容易将水从电缆线座处渗入到接线盒内部中。所以，在接线盒电缆线出线处有锪出一个平台，这样当电缆线座与接线盒连接时，就会将电缆线座中的密封圈与接线盒和电缆线挤压得更紧一些。图2所示是采用增加一个平台方式的结构原理图。
图2 增加一个平台方式的结构原理
2.3 增加薄盖板
原来柱式称重传感器的接线盒内部全部灌满密封胶后直接将铭牌粘接在端面上，考虑到用胶粘密封金属密封毕竟不可靠，为了消除胶粘接密封性差所带来的隐患，在封装铭牌之前在接线盒的端面先封装一个很薄（厚度为0.18 mm）的盖板，并且将薄盖板采用激光焊与接线盒进行焊接密封。先将薄盖板与接线盒端面焊接后，再将铭牌用密封胶粘接在薄盖板的上面，在铭牌与接线盒连接处就是双重密封，从而大大加强了接线盒的密封性。图3所示是增加薄盖板方式的结构原理图。
图3 增加薄盖板方式的结构原理
通过以上三方面的结构和生产工艺的改进，理论上可以提高接线盒处的防水性和防潮性，增强了传感器的长期稳定性。但是，是否能够真正提高传感器长期使用的密封性，还必须通过试验进行改进后的验证。
3 提高密封性后的使用效果
将柱式传感器的接线盒按照上述三种方法进行改进加工后，装配生产出一批次传感器，并对改进后的传感器进行水下浸泡试验。试验方式是将此批次传感器拿出几个样品浸泡在0.5 m水下，并且浸泡时间长达三个月，在这三个月中还不定期对样品传感器进行传感器常规检测，检测样品传感器的零位输出和绝缘电阻。三个月后将样品传感器进行各项力学性能检测，检测结果表明各项技术指标均能满足设计要求。通过水下浸泡试验，实践证明柱式称重传感器的接线盒经过上述三方面的设计结构和工艺改进，大大提高了接线盒处的密封性。
我们将改进后的柱式传感器安装到现场，经过一段时间的使用，并未发生由于传感器密封性差而导致的衡器称重系统漂移，显示不稳定或不显示数据等现象。通过水下试验和现场考核说明，柱式传感器的密封性得到有效的提高，完全可以用于批量生产加工中。
4 结 语
通过对柱式传感器接线盒的结构和工艺改进，有效提高了柱式传感器的密封性，进而提高了传感器和衡器的长期稳定性。这样降低了由于传感器密封性差而导致的衡器称重系统漂移，显示不稳定或不显示数据等现象，也缩减了由于衡器系统称量维护所产生的各种维护费用，提高了衡器产品的质量及用户满意度。
参 考 文 献
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