柱式稱重傳感器密封性改進

引言

應(yīng)變式稱重傳感器是電子衡器稱量系統(tǒng)的核心元器件,傳感器的準確度和穩(wěn)定性直接影響電子衡器稱量系統(tǒng)的準確度和穩(wěn)定性，所以稱重傳感器的穩(wěn)定性就顯得尤為重要，而影響傳感器穩(wěn)定性最主要的因素就是傳感器的密封性。一旦傳感器受潮就會引起粘貼的應(yīng)變計的基底、絲刪和基底間的粘接層尺寸發(fā)生變化，從而引起應(yīng)變計阻值發(fā)生變化，造成傳感器零點漂移、絕緣不良甚至傳感器失效。

陜西電器研究所生產(chǎn)的柱式稱重傳感器均與電子衡，器稱量系統(tǒng)相配使用，稱重傳感器的準確度、穩(wěn)定性和可靠性直接影響到稱重和檢測系統(tǒng)的準確度和穩(wěn)定性。柱式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、重量輕、便于安裝與維護;彈性體的幾何形狀簡單，設(shè)計計算、機械加工、熱處理及應(yīng)變計粘貼都比較容易；剛性好，固有頻率高，動態(tài)響應(yīng)快；采用單層或雙層膜片焊接密封工藝，可獲得很好的抗側(cè)、抗扭能力；易于焊接密封等。因柱式稱重傳感器廣泛應(yīng)用于電子稱量領(lǐng)域、自動控制和自動檢測領(lǐng)域中。

陜西電器研究所的部分衡器產(chǎn)品現(xiàn)場安裝調(diào)試經(jīng)過使用一段時間后，發(fā)現(xiàn)有的衡器稱量系統(tǒng)出現(xiàn)漂移，顯示不穩(wěn)定或不顯示數(shù)據(jù)等現(xiàn)象。必須對衡器進行維修，甚至更換傳感器，這樣無形中加大了維修成本。大約每年的維修成本也達到幾十萬元，而由于傳感器密封性所造成的維修成本約占其中的25%左右。這樣不僅增加了成本，也牽扯和消耗了大量的人力、物力和財力，使產(chǎn)品的質(zhì)量下降，最重要的是降低了用戶對我們的滿意度。

1傳感器產(chǎn)生漂移的原因分析

在市場竟爭日益激烈的今天，產(chǎn)品質(zhì)量就是企業(yè)的生命。傳感器也不例外，為了解決柱式傳感器返修率高的這一現(xiàn)狀,我們首先對從現(xiàn)場返修的柱式稱重傳感器進行測試，發(fā)現(xiàn)基本是由于傳感器絕緣降低而導(dǎo)致的傳感器零位產(chǎn)生漂移或傳感器輸出示值不穩(wěn)定等現(xiàn)象，這些都是因為傳感器的密封性差而造成的。傳感器在使用過程中被水浸泡后潮氣進入傳感器內(nèi)部，而傳感器內(nèi)腔中的電阻應(yīng)變計及補償電路最容易受潮氣影響，一旦應(yīng)變計及補償電路受潮氣影響會導(dǎo)致傳感器零位不穩(wěn)及性能不穩(wěn)定甚至造成傳感器整體損壞。從這一現(xiàn)狀可以看出，提高傳感器密封性是勢在必行的。

我們將現(xiàn)場返修的柱式稱重傳感器進行了破拆后，發(fā)現(xiàn)傳感器經(jīng)過雨水的浸泡，雨水和潮氣絕大多數(shù)是從傳感器接線盒處進入傳感器內(nèi)腔中的。在接線盒內(nèi)部有各種補償電路和補償電阻，雨水和潮氣一旦進入接線盒中就會造成傳感器絕緣降低甚至通路，使傳感器零位不穩(wěn)或損壞，所以必須提高柱式稱重傳感器的防護和密封性。而要想提高傳感器的密封性，首先必須從傳感器接線盒入手，必須對接線盒的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝進行改進，才能有效提高傳感器的密封性。

2密封性的改進措施

2.1增加密封槽

原柱式稱重傳感器的接線盒內(nèi)孔是直的，即便在內(nèi)腔里灌滿密封膠，潮氣也會順著接線盒內(nèi)壁進入接線盒內(nèi)腔中，直接影響到內(nèi)部的補償電路。為了阻止潮氣直接進入接線盒內(nèi)部，在接線盒內(nèi)壁增加三道密封膠槽，這樣當(dāng)接線盒內(nèi)腔灌密封膠時，密封膠就會延伸到密封膠槽中，潮氣不會直接滲入到接線盒中的補償電路中。圖1所示是增加密封槽的原理圖。

2.2電纜線連接處增加一個平臺

由于柱式稱重傳感器的接線盒外形是圓形的，在安裝電纜線座時，電纜座上的橡膠圈總是與接線盒的外弧面形成線接觸，在安裝和使用過程中很容易將水從電纜線座處滲入到接線盒內(nèi)部中。所以，在接線盒電纜線出線處有锪出一個平臺,這樣當(dāng)電纜線座與接線盒連接時，就會將電纜線座中的密封圈與接線盒和電纜線擠壓得更緊一些。圖2所示是采用增加一個平臺方式的結(jié)構(gòu)原理圖。

2.3增加薄蓋板

原來柱式稱重傳感器的接線盒內(nèi)部全部灌滿密封膠后直接將銘牌粘接在端面上，考慮到用膠粘密封金屬密封畢竟不可靠，為了消除膠粘接密封性差所帶來的隱患，在封裝銘牌之前在接線盒的端面先封裝一個很薄（厚度為0.18mm）的蓋板,并且將薄蓋板采用激光焊與接線盒進行焊接密封。先將薄蓋板與接線盒端面焊接后，再將銘牌用密封膠粘接在薄蓋板的上面，在銘牌與接線盒連接處就是雙重密封，從而大大加強了接線盒的密封性。圖3所示是增加薄蓋板方式的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3  增加薄蓋板方式的結(jié)構(gòu)原理

通過以上三方面的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝的改進，理論上可以提高接線盒處的防水性和防潮性，增強了傳感器的長期穩(wěn)定性。但是，是否能夠真正提高傳感器長期使用的密封性，還必須通過試驗進行改進后的驗證。

3提高密封性后的使用效果

將柱式傳感器的接線盒按照上述三種方法進行改進加工后，裝配生產(chǎn)出一批次傳感器，并對改進后的傳感器進行水下浸泡試驗。試驗方式是將此批次傳感器拿出幾個樣品浸泡在0.5m水下，并且浸泡時間長達三個月，在這三個月中還不定期對樣品傳感器進行傳感器常規(guī)檢測，檢測樣品傳感器的零位輸出和絕緣電阻。三個月后將樣品傳感器進行各項力學(xué)性能檢測，檢測結(jié)果表明各項技術(shù)指標均能滿足設(shè)計要求。通過水下浸泡試驗，實踐證明柱式稱重傳感器的接線盒經(jīng)過上述三方面的設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝改進，大大提高了接線盒處的密封性。

我們將改進后的柱式傳感器安裝到現(xiàn)場，經(jīng)過一段時間的使用，并未發(fā)生由于傳感器密封性差而導(dǎo)致的衡器稱重系統(tǒng)漂移，顯示不穩(wěn)定或不顯示數(shù)據(jù)等現(xiàn)象。通過水下試驗和現(xiàn)場考核說明，柱式傳感器的密封性得到有效的提高，完全可以用于批量生產(chǎn)加工中。

4結(jié)語

通過對柱式傳感器接線盒的結(jié)構(gòu)和工藝改進，有效提高了柱式傳感器的密封性，進而提高了傳感器和衡器的長期穩(wěn)定性。這樣降低了由于傳感器密封性差而導(dǎo)致的衡器稱重系統(tǒng)漂移，顯示不穩(wěn)定或不顯示數(shù)據(jù)等現(xiàn)象，也縮減了由于衡器系統(tǒng)稱量維護所產(chǎn)生的各種維護費用，提高了衡器產(chǎn)品的質(zhì)量及用戶滿意度。

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