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應(yīng)變式稱重傳感器的發(fā)展與可靠性
應(yīng)變式稱重傳感器的發(fā)展與可靠性介紹：
一、概述
所有應(yīng)變式稱重傳感器（以下簡稱稱重傳感器）和由稱重傳感器組成的電子稱重系統(tǒng)，都將隨
著時間或使用而出現(xiàn)性能波動，不能完成規(guī)定功能并zui終失效（不穩(wěn)定）。稱重傳感器從開始使用
到失效前的時間是不確定的，可靠性就是研究在規(guī)定的條件和時間內(nèi)，稱重傳感器的平均*工
作時間、工作失效率和可靠壽命，這對提高稱重傳感器組裝的電子衡器和電子稱重系統(tǒng)的可靠性至
關(guān)重要。因此，可靠性已成為稱重傳感器非常重要的質(zhì)量指標(biāo)和市場競爭的決定性標(biāo)志。
標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO8402）對于可靠性的定義：“單元在給定的環(huán)境及運行條件下和在給定的
時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力"。這里“單元"一詞是講作為一個整體來考慮的對象，它可以是一個
元件，一個子系統(tǒng)，一個系統(tǒng)。單獨考慮稱重傳感器它就是一個元件，與稱重系統(tǒng)一起考慮它就是
子系統(tǒng)或系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。“時間"應(yīng)從廣義角度去理解，就稱重傳感器或電子衡器而言，它是受
應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)。對于質(zhì)量的定義：“產(chǎn)品的質(zhì)量反映產(chǎn)品滿足明確和隱含需要的能力的特征總和"。
“需要"按定義可包括性能、可用性、可信性、可靠性等，這里的“性能"是需要的一個方面，是中心
考慮的問題，而可靠性就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。根據(jù)上述定義，
把不能完成規(guī)定功能的狀態(tài)稱為故障或失效。可靠性的核心是故障，即可靠性是由產(chǎn)品的故障引發(fā)
出來的。失效——故障——可靠性——可靠度，四者之間密切相關(guān)，構(gòu)成了因果鏈。從上述可靠性
理論可以得出稱重傳感器的可靠性就是在規(guī)定的環(huán)境條件下*的持續(xù)工作時間。可靠性是由稱
重傳感器故障引發(fā)出來的，可靠度是用來度量稱重傳感器可靠性水平的數(shù)值，是在統(tǒng)計稱重傳感器
工作時間和故障次數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。若要達(dá)到較高的可靠性水平，必須作好稱重傳
感器的可靠性設(shè)計、控制和管理。
0 世紀(jì) 90 年代以來，我國稱重傳感器和電子衡器在工業(yè)與商業(yè)稱重計量中得到廣泛應(yīng)用，稱
重傳感器的穩(wěn)定性和可靠性問題，越來越引起用戶的普遍關(guān)注。在目前條件下，研制出較高準(zhǔn)
確度等級的稱重傳感器并非難事，但研制出具有較高穩(wěn)定性和可靠性的稱重傳感器并非易事。
在多次學(xué)術(shù)會議和學(xué)術(shù)交流中，各國專家一致認(rèn)為就稱重傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、
制造工藝和應(yīng)用條件而言，它應(yīng)屬于半*性的工作器件，IP67、IP68 防護密封等級的稱重傳感器
應(yīng)能穩(wěn)定可靠的工作 10 年以上。
根據(jù)產(chǎn)品可靠性定義和稱重傳感器的實際應(yīng)用情況，其可靠性定義為：稱重傳感器在規(guī)定的使
用條件下和一定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力或概率。具體來說，就是在規(guī)定的使用條件下和一定
時間內(nèi)，稱重傳感器保持其各項技術(shù)性能并穩(wěn)定工作的能力，多以*工作時間或可靠壽命來度
量。*，稱重傳感器主要用于各種電子衡器和電子稱重系統(tǒng)，要求綜合性能好且穩(wěn)定，即非
線性、滯后誤差和靈敏度溫度影響等所有偏差之和，應(yīng)處于某一允許誤差帶之內(nèi)。其中零點和靈敏
度的穩(wěn)定性直接影響稱重傳感器的長期穩(wěn)定性和工作可靠性。
目前，國內(nèi)外對傳感器可靠性多集中在一些可靠性要求高的系統(tǒng)上，例如運載火箭、衛(wèi)
星與宇宙飛船、民用飛機、大型工業(yè)控制系統(tǒng)等。對于這些系統(tǒng)所用的各種傳感器，根據(jù) 4
個可靠性基本函數(shù)，進(jìn)行各項試驗，完成了大量的數(shù)據(jù)采集、分析處理工作。美國的可靠性分析中
心和我國的軍事科研部門都累積了大量的傳感器可靠性數(shù)據(jù)。對于稱重傳感器可靠性的研究，國內(nèi)
外還只限于可靠性分析和跟蹤測試階段。
可靠性分析貫穿于稱重傳感器設(shè)計、制造、使用的全過程，它是可靠性研究的重要環(huán)節(jié)。主要
是故障（失效）機理分析，通過對故障進(jìn)行宏觀到微觀分析，查找故障原因，摸清故障的內(nèi)在規(guī)律，
從而采取相應(yīng)對策，提高稱重傳感器的固有可靠性。
跟綜測試是經(jīng)濟適用的研究稱重傳感器可靠性的簡易方法，國內(nèi)外一些企業(yè)在這方面進(jìn)行了兩
種工作。一種是在試驗室環(huán)境條件下，對稱重傳感器的貯存壽命進(jìn)行了跟蹤測試；一種是在使用環(huán)
境條件下，對稱重傳感器的*工作時間，即使用壽命進(jìn)行了跟蹤測試。壽命試驗是可靠性試驗
中的重要內(nèi)容，除貯存壽命試驗外還有損耗壽命試驗、加速壽命試驗等。建議企業(yè)與使用單位
密切配合，互相進(jìn)行信息交流，積累稱重傳感器的*工作時間等可靠性數(shù)據(jù)。
按傳統(tǒng)的可靠性分析方法，產(chǎn)品的失效率遵循浴盆曲線，如圖 1 所示。
左邊部分為早期失效期是遞減的，在產(chǎn)品使用的早期，由于加工制造內(nèi)部留下一些缺陷，失效
率往往較高，一般都是在產(chǎn)品出廠前通過老煉試驗消除早期失效。中間部分為偶然失效期是水平的
接近一個常數(shù)，這是因為產(chǎn)品經(jīng)過早期失效后，失效率穩(wěn)定在一個較低的水平，這個時期的失效率
往往因隨機的原因引起，稱為偶然失效期。右邊部分為損耗失效期是遞增的，由于零部件老化、損
耗等原因，失效率開始增加。稱重傳感器的穩(wěn)定性和可靠性*符合這一規(guī)律，分為初始不穩(wěn)定期、
穩(wěn)定期和疲勞不穩(wěn)定期。初始不穩(wěn)定期是由于彈性元件經(jīng)過鍛造、機械加工、熱處理以及表面打磨、
噴砂、貼片等工藝產(chǎn)生殘余應(yīng)力，并不斷的松弛和釋放，使零點和靈敏度發(fā)生變化，造成稱重傳感
器性能波動。它可以通過對元器件實施環(huán)境應(yīng)力篩選，對稱重傳感器進(jìn)行老煉和穩(wěn)定處理，盡量釋
放和消除殘余應(yīng)力，在過程中渡過初始不穩(wěn)定期，出廠后就開始進(jìn)入能夠穩(wěn)定可靠工作的穩(wěn)定
期。在經(jīng)歷了長時期的*工作后，由于防護密封材料老化，電路補償與調(diào)整元器件損耗，電阻
應(yīng)變計疲勞等原因，使稱重傳感器產(chǎn)生性能波動，工作不穩(wěn)定直至失效，稱為疲勞不穩(wěn)定期。稱重
傳感器的可靠性理論就是研究分析各種影響其可靠性的系統(tǒng)性和隨機性因素，科學(xué)合理的提出可靠
性的定性和定量要求，如故障模式及影響分析、*工作時間和可靠壽命等。
應(yīng)變式稱重傳感器的發(fā)展與可靠性