應變式稱重傳感器的發展與可靠性介紹：
*、概述
*有應變式稱重傳感器（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，都將隨
著時間或使用而出現性能波動，不能完成規定功能并zui終失效（不穩定）。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定的條件和時間內，稱重傳感器的平均無故障工
作時間、工作失效率和可靠壽命，這對提*稱重傳感器組裝的電子衡器和電子稱重系統的可靠性至
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爭的決定性標志。
*標準化組織（ISO8402）對于可靠性的定義：“單元在給定的環境及運行條件下和在給定的
時間內，完成規定功能的能力"。這里“單元"*詞是講作為*個整體來考慮的對象，它可以是*個
元件，*個子系統，*個系統。單獨考慮稱重傳感器它就是*個元件，與稱重系統*起考慮它就是
子系統或系統中的重要環節。“時間"應從廣義角度去理解，就稱重傳感器或電子衡器而言，它是受
應力循環的次數。對于質量的定義：“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，這里的“性能"是需要的*個方面，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狀態稱為故障或失效。可靠性的核心是故障，即可靠性是由產品的故障引發
出來的。失效——故障——可靠性——可靠度，四者之間密切相關，構成了因果鏈。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定的環境條件下無故障的持續工作時間?？煽啃允怯煞Q
重傳感器故障引發出來的，可靠度是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結果。若要達到較*的可靠性水平，必須作好稱重傳
感器的可靠性設計、控制和管理。
0 世紀 90 年代以來，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泛應用，稱
重傳感器的穩定性和可靠性問題，越來越引起用戶的普遍關注。在目前條件下，研制出較*
確度等級的稱重傳感器并非難事，但研制出具有較*穩定性和可靠性的稱重傳感器并非易事。
在多次*學術會議和學術交流中，各國*家*致認為就稱重傳感器的工作原理、結構特點、
制造工藝和應用條件而言，它應屬于半*性的工作器件，IP67、IP68 防護密封等級的稱重傳感器
應能穩定可靠的工作 10 年以上。
根據產品可靠性定義和稱重傳感器的實際應用情況，其可靠性定義為：稱重傳感器在規定的使
用條件下和*定的時間內完成規定功能的能力或概率。具體來說，就是在規定的使用條件下和*定
時間內，稱重傳感器保持其各項技術性能并穩定工作的能力，多以無故障工作時間或可靠壽命來度
量。眾*周知，稱重傳感器主要用于各種電子衡器和電子稱重系統，要求綜合性能好且穩定，即非
線性、滯后誤差和靈敏度溫度影響等*有偏差之和，應處于某*允許誤差帶之內。其中零點和靈敏
度的穩定性直接影響稱重傳感器的長期穩定性和工作可靠性。
目前，*外對傳感器可靠性多集中在*些可靠性要求*的系統上，例如運載火箭、衛
星與宇宙飛船、民用飛機、大型工業控制系統等。對于這些系統*的各種傳感器，根據 4
個可靠性基本函數，進行各項試驗，完成了大量的數據采集、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據。對于稱重傳感器可靠性的研究，*
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計、制造、使用的全過程，它是可靠性研究的重要環節。主要
是故障（失效）機理分析，通過對故障進行宏觀到微觀分析，查找故障原因，摸清故障的內在規律，
從而采取相應對策，提*稱重傳感器的固有可靠性。
跟綜測試是經濟適用的研究稱重傳感器可靠性的簡易方法，*外*些企業在這方面進行了兩
種工作。*種是在試驗室環境條件下，對稱重傳感器的貯存壽命進行了跟蹤測試；*種是在使用環
境條件下，對稱重傳感器的無故障工作時間，即使用壽命進行了跟蹤測試。壽命試驗是可靠性試驗
中的重要內容，除貯存壽命試驗外還有損耗壽命試驗、加速壽命試驗等。建議企業與使用單位
密切配合，互相進行信息交流，積累稱重傳感器的無故障工作時間等可靠性數據。
按傳統的可靠性分析方法，產品的失效率遵循浴盆曲線，如圖 1 *示。
左邊部分為早期失效期是遞減的，在產品使用的早期，由于加工制造內部留下*些缺陷，失效
率往往較*，*般都是在產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*個常數，這是因為產品經過早期失效后，失效率穩定在*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。稱重傳感器的穩定性和可靠性完全符合這*規律，分為初始不穩定期、
穩定期和疲勞不穩定期。初始不穩定期是由于彈性元件經過鍛造、機械加工、熱處理以及表面打磨、
噴砂、貼片等工藝產生殘余應力，并不斷的松弛和釋放，使零點和靈敏度發生變化，造成稱重傳感
器性能波動。它可以通過對元器件實施環境應力篩選，對稱重傳感器進行老煉和穩定處理，盡量釋
放和消除殘余應力，在過程中渡過初始不穩定期，出廠后就開始進入能夠穩定可靠工作的穩定
期。在經歷了長時期的無故障工作后，由于防護密封材料老化，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動，工作不穩定直至失效，稱為疲勞不穩定期。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性和隨機性因素，*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、無故障工作時間和可靠壽命等。
應變式稱重傳感器的發展與可靠性
