應變式稱重傳感器的發展與可靠性介紹：
*、概述
*有（yǒu）應變式稱重傳感器（以下簡稱稱重傳（chuán）感器）和由稱重傳感器組成（chéng）的電子稱重係統，都將隨
著（zhe）時間或使用而出（chū）現性能波動，不能完成規定功能並zui終失效（不穩定）。稱重傳感器從開始使（shǐ）用
到（dào）失效前的（de）時間是不確定的，可靠性就是研究在規定的條（tiáo）件和時間內，稱重傳感（gǎn）器的平均無故障工（gōng）
作時間、工作失效率和可靠壽命，這對提（tí）*稱（chēng）重傳感器組裝的電子衡（héng）器和（hé）電子稱重係統的可靠性至
關重要。因此，可靠性已成為稱重傳感器非常重要的質量指標和市場競（jìng）爭的決定性標誌。
*標準化組織（ISO8402）對於可靠性的定義：“單元在（zài）給定的環境及運行條件下和在給定的
時間內，完成規（guī）定功能的能力"。這裏“單元"*詞是講作為*個整體來考慮的對象，它可以是*個
元件，*個子係統，*個係統。單獨考慮稱重（chóng）傳感器它就（jiù）是*個元件，與稱重係統*起考慮它就是
子係統或係統中的重要環節。“時間"應（yīng）從廣義角度去理（lǐ）解，就（jiù）稱重傳感（gǎn）器或（huò）電子衡器而言，它是受（shòu）
應力循環的（de）次數。對於質量的定（dìng）義：“產品的質量反映產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，這裏的“性（xìng）能"是需要的*個方麵（miàn），是中心
考慮的問題，而可靠性就是產品在規定條件下和規定時間內完成規定功能的能力。根據上述定義，
把不能完成規定功能的（de）狀態稱為故障或失（shī）效。可靠性的核心是故障，即（jí）可靠（kào）性是由產品的故障引發
出來的（de）。失效——故障——可靠性——可靠度，四者之（zhī）間密切相關，構成了因果鏈（liàn）。從上述可靠性
理論（lùn）可以得出稱重傳感器的可靠性就（jiù）是在規定的環（huán）境條件下無故障的持續工（gōng）作時間。可靠性是由稱
重傳感器故（gù）障引發出來的，可靠度是（shì）用來度量稱重傳感器可靠性水平的數值，是在統計稱重傳感器
工作時間和故障次數的基礎上進行數據處理的（de）結果。若（ruò）要達到較*的（de）可靠（kào）性水平，必須作好稱重傳
感器（qì）的可（kě）靠性設計、控製和管理。
0 世紀 90 年（nián）代以來，我國稱重傳感器和電子衡器在工業與商業稱重計量中得到廣（guǎng）泛應用，稱
重傳（chuán）感器的穩定性和可靠性問題，越來越引起用戶的普遍關注。在目前條（tiáo）件下，研（yán）製出較*
確度等級的稱重傳感器並（bìng）非難事，但研製出具（jù）有較*穩（wěn）定性和可靠性的稱重傳感器（qì）並非易事。
在多次*學術會（huì）議和（hé）學術交流中，各國*家*致認（rèn）為（wéi）就（jiù）稱重（chóng）傳感器的工作原理、結（jié）構特點、
製造工藝和應用條件而言（yán），它應屬於半*性的工作器件，IP67、IP68 防護密（mì）封（fēng）等級的稱重傳感器
應能（néng）穩定可靠的工作 10 年以上。
根據產（chǎn）品可靠性定義和稱重傳感器的實際（jì）應用情況，其可靠（kào）性定義為：稱重傳感器在規定（dìng）的使
用條件下和*定的時間內完成規定功能的能力或概率。具體來（lái）說，就是在規定的使用條件下和*定
時間內（nèi），稱重傳感（gǎn）器（qì）保持其各項技術（shù）性能並穩定工作的能力，多以無故障（zhàng）工作時（shí）間或可靠壽命來度（dù）
量（liàng）。眾*周知，稱重傳感器主要用於各種電子（zǐ）衡器和電子稱重係統，要求（qiú）綜合性（xìng）能好且穩定，即非
線性、滯後誤差和靈敏度溫度影響等*有偏差之和，應處於某*允許誤差帶之內。其中零點和靈敏
度的穩（wěn）定性直（zhí）接影響稱重傳感器的長期穩定性（xìng）和工（gōng）作可靠性。
目前，*外對傳感器可靠性多集中在*些可靠性要求*的係統（tǒng）上，例如運載火（huǒ）箭、衛
星與宇宙飛船、民（mín）用飛機、大型工業控製係統等。對於這些係統*的各種傳感器，根據 4
個可（kě）靠性（xìng）基本函數（shù），進（jìn）行各項試驗，完成了大量（liàng）的數據采集、分析處理工（gōng）作。美國的可靠（kào）性分析中
心和我國的軍事科研部門都累積了大量的（de）傳感器可靠性（xìng）數據。對於（yú）稱重傳感器可靠（kào）性的研究，*
外還隻限於可靠性分析和跟蹤測試（shì）階段。
可靠性分析貫穿於稱重傳感器設計、製造、使用的全過程，它是可靠性研究的（de）重要環節。主要
是故障（失效）機（jī）理（lǐ）分（fèn）析（xī），通過對故障進行宏觀到（dào）微觀分析，查找故障原因（yīn），摸清故障的（de）內在規律，
從而采（cǎi）取相應對（duì）策，提*稱重傳感（gǎn）器的固有可靠性。
跟綜測試是經濟適（shì）用（yòng）的研究稱重傳感器可靠性的簡（jiǎn）易（yì）方法，*外*些企（qǐ）業在這方麵進行了兩
種工（gōng）作。*種是在試（shì）驗（yàn）室環境條件（jiàn）下，對稱重傳感器的貯（zhù）存壽命進行了跟蹤測試；*種是在（zài）使用環
境條件下，對稱（chēng）重傳感器（qì）的無故障工作時間，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（de）重（chóng）要（yào）內容，除貯存壽命試（shì）驗外還有損（sǔn）耗壽命試（shì）驗、加速壽命試驗等。建議企業與使用單位
密切配合，互相（xiàng）進（jìn）行（háng）信息交流，積累稱重傳感器的無故障工作時（shí）間等可靠性數據。
按傳統的可靠性分析方法（fǎ），產品的（de）失效率遵循（xún）浴盆曲線，如圖 1 *示。
左邊部分（fèn）為早期失效期是遞減的，在產品使（shǐ）用的早（zǎo）期（qī），由於加工製造內部留下*些缺陷，失效
率往往較*，*般都是在產品（pǐn）出廠前通過老煉試驗消（xiāo）除早期失效。中（zhōng）間部分為（wéi）偶然失效期是水平的
接近*個（gè）常數，這是（shì）因為產（chǎn）品經（jīng）過早（zǎo）期失效後，失效率穩定在*個較低的水平（píng），這個時期的失效（xiào）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（de），由於零部件老化、損
耗等原因，失效率開始增（zēng）加。稱重傳感器的穩定性和可靠性完全符合這*規律，分為初始不穩定期、
穩定（dìng）期和疲勞不穩定期。初始不穩定（dìng）期是由於彈性元（yuán）件經過鍛造、機械加工、熱處理以及表麵打磨、
噴砂、貼片（piàn）等工藝產生殘餘應力，並不斷的（de）鬆弛和釋放（fàng），使零點和靈敏度發生變化，造成稱重（chóng）傳感
器性能波動。它可以通過對元器（qì）件實施環境應力篩選，對稱重傳感（gǎn）器進行（háng）老煉和（hé）穩（wěn）定處理（lǐ），盡（jìn）量釋
放（fàng）和消除殘（cán）餘應（yīng）力，在（zài）過程中渡過初始不穩定期，出廠後就開始進入能夠穩定可靠工作的穩定
期。在經曆了（le）長時期的無故障工作後，由於防護密封材料老化，電路補償與調整元器件損耗，電阻
應變計疲勞等原因，使稱重傳感器產生性能波（bō）動，工作不穩定直至失效（xiào），稱為疲勞不穩定期。稱重
傳感器的（de）可靠性理論就是研究分析各種影響其可靠性（xìng）的係統性和隨機性因素，*合理（lǐ）的提出可靠
性（xìng）的定性和定量要求，如故障模式及影響分析、無故障工作時間和可（kě）靠壽命等。
應變式稱重傳感器的發展與可靠性
