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1引言

目前，測力傳感器具有測量精度高、溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，這使得其廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜態(tài)測量。本文根據(jù)不同種類測力傳感器接線制的基本原理，針對四線制、六線制和八線制的可靠性和安全性進(jìn)行分析，并對試驗(yàn)件產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行論證，對測力傳感器斷線產(chǎn)生的各種結(jié)果進(jìn)行分析。
 

2基本原理

測力傳感器一般采用3種接線方法:正負(fù)橋壓(10V)，給傳感器供電，剩余兩個(gè)線為正負(fù)反饋，其使用起來比較方便。但當(dāng)電纜線較長時(shí)，容易受環(huán)境溫度波動(dòng)等因素的影響。

在六線制基礎(chǔ)上又增加了激勵(lì)檢測線。通過對四線制和八線制調(diào)節(jié)器子板連接線纜的線路圖對比、分析，八線制調(diào)節(jié)器子板提供了激勵(lì)補(bǔ)償功能，即+EXS和－EXS兩根激勵(lì)檢測線纜，檢測實(shí)時(shí)加載到傳感器橋路端的激勵(lì)電壓，補(bǔ)償電路不斷根據(jù)回饋信號提供激勵(lì)補(bǔ)償，使參與信號控制的傳感器橋路端激勵(lì)始終與控制系統(tǒng)設(shè)置參與參數(shù)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)相符。四線制調(diào)節(jié)器子板只有激勵(lì)輸出，而沒有激勵(lì)檢測。由于線纜上的電壓損耗，使加載到傳感器橋路端的激勵(lì)與控制系統(tǒng)設(shè)置的參與參數(shù)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)有誤差，造成了校驗(yàn)誤差大、加載精度差的問題。

3對試驗(yàn)件影響

3．1試驗(yàn)事故

使用某協(xié)調(diào)加載控制設(shè)備時(shí)，在加載點(diǎn)傳感器調(diào)零及作動(dòng)筒收放階段未發(fā)現(xiàn)任何異常，且加載點(diǎn)連接正常。加壓對加載點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)調(diào)試時(shí)(調(diào)試命令已給至－50N)，發(fā)現(xiàn)加載點(diǎn)作動(dòng)筒與載荷傳感器連接螺釘折斷，作動(dòng)筒已達(dá)到最大行程。但在整個(gè)加壓過程中，加載點(diǎn)傳感器反饋無變化。

經(jīng)檢查，現(xiàn)場安裝正確，所有設(shè)備經(jīng)校準(zhǔn)/檢定合格，并在有效期內(nèi)。試驗(yàn)控制設(shè)置:經(jīng)檢查，試驗(yàn)控制通道、試驗(yàn)校準(zhǔn)參數(shù)、試驗(yàn)控制參數(shù)、試驗(yàn)安全參數(shù)等設(shè)置準(zhǔn)確、合理。

更換傳感器電纜線再進(jìn)行測試，對傳感器(已驗(yàn)證完好)進(jìn)行拉壓，傳感器載荷仍無變化。用萬用表測量傳感器兩端插頭，發(fā)現(xiàn)傳感器線纜大頭D針(負(fù)向激勵(lì))與傳感器線纜小頭D孔(負(fù)向激勵(lì))開路，傳感器線纜大頭F針(負(fù)向激勵(lì)檢測)與傳感器線纜小頭D孔(負(fù)向激勵(lì))開路。打開傳感器線纜小頭，發(fā)現(xiàn)D孔焊接點(diǎn)脫落(見圖4)，但是負(fù)向激勵(lì)線和負(fù)向激勵(lì)檢測線連接正常。

某協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)進(jìn)行橋壓檢測時(shí)，只檢測到傳感器線纜，未對整個(gè)電氣回路進(jìn)行橋壓檢測(傳感器線纜及傳感器)。而本次脫落點(diǎn)發(fā)生在傳感器線纜小頭處，負(fù)向激勵(lì)線和負(fù)向激勵(lì)檢測線連接正常，因此系統(tǒng)不會(huì)由此產(chǎn)生橋壓失效保護(hù)。另外，由于傳感器實(shí)際沒有施加激勵(lì)，所以反饋端在傳感器受到外部載荷施加時(shí)無反饋，導(dǎo)致在單點(diǎn)調(diào)試過程中，作動(dòng)筒向外伸出，造成試驗(yàn)件腳蹬破壞。其原因是傳感器線纜小頭D孔連接線纜脫落(該設(shè)備無激勵(lì)檢測功能)，引起傳感器輸出基本為零，這是此故障的直接原因。

3．2設(shè)備硬件缺陷

某協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)檢測不出傳感器電纜正負(fù)反饋線開路，即檢測不出控制回路開環(huán)狀況(注:在使用其他協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)時(shí)，載荷傳感器正負(fù)反饋線開路，反饋值一直為傳感器滿量程值的110%左右，調(diào)節(jié)器限保護(hù)，反饋值很大，很容易檢查出來)。

出現(xiàn)的現(xiàn)象:傳感器正負(fù)反饋線其一發(fā)生開路時(shí)，反饋值的大小不能顯示為滿量程。這時(shí)，反饋值在零載狀態(tài)下有時(shí)偏大有時(shí)偏小，在偏大時(shí)有可能發(fā)現(xiàn)問題，在偏小時(shí)很可能按零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)零，從而把問題隱藏起來。另外，在外載非零狀態(tài)下，由于傳感器受力，不論其反饋值偏大還是偏小，都看不出傳感器有開路現(xiàn)象。這種情況產(chǎn)生的危險(xiǎn):傳感器正負(fù)反饋線發(fā)生開路，可能出現(xiàn)的問題是作動(dòng)筒在加壓情況下快速收回或快速放出，從而使試驗(yàn)件受到很大的拉力或壓力。如果在這種情況下加壓，很容易造成加載點(diǎn)實(shí)加載荷超載，甚至一瞬間造成試驗(yàn)件直接損傷。

其主要原因是該系統(tǒng)的傳感器卡板是四線制子板，無激勵(lì)檢測。四線制子板的個(gè)別線路進(jìn)行改動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)減小校驗(yàn)誤差、提高加載精度的功能，同時(shí)能夠滿足試驗(yàn)要求。
 

4結(jié)論

根據(jù)以上這3種測力傳感器接線制的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)、以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，四線制調(diào)節(jié)器子板作為位控調(diào)節(jié)器板使用，但在應(yīng)用為力控時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到傳感器校驗(yàn)誤差大、加載精度差的問題，而八線制調(diào)節(jié)器子板就不存在這些問題。

綜上所述，采用測力傳感器八線制接線法，協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)能夠檢測出控制回路開、閉環(huán)狀況，有效防止在開環(huán)狀況下加壓而造成的試驗(yàn)件損傷事故。

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