一、概述

     国际标准化组织（ISO8402）对可靠性的定义为:“单元在给定环境及运行条件下和在给定的时间内，完成规定功能的能力”。这里“单元”一词是讲作为一个整体来考虑的对象，它可以是一个元件，一个子系统，一个系统。单独考虑称重传感器它就是一个元件，与称重系统一起考虑它就是子系统或系统中的重要环节。“时间”应从广义角度去理解，就称重传感器而言它是受应力循环的次数。“需要”按定义可包括性能、可用性、可信性、可靠性等，这电的“性能”是需要的一个方面，是中心考虑的问题.而可靠性就是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。根据上述定义，把不能完成规定功能的状态称为故障或失效。可靠性的核心是故障，即可靠性是由产品的故障引发出来的。

    称重传感器的可靠性定义为:在规定的使用条件下和一定的时间内，保持各项技术性能并稳定工作的能力，多以无故障工作时间或可靠寿命来度量。各国专家一致认为称重传感器属于半永久性器件，其无故障工作时间或可靠寿命，对于IP67、IP68防护密封等级的称重传感器应能稳定的工作10年以上。称重传感器的可靠性理论就是研究分析各种影响称重传感器可靠性的系统性和 随机性因素，科学合理的提出可靠性的定性和定量要求，例如故障模式及影响分析，无故障工作时间等.

    按传统的可靠性分析方法，称重传感器的失效率遵循浴盆曲线。即早期失效期是递减的，故障率较高;偶然时效期是水平的接近一个常数，故障率低;损耗失效期是递增的，故障率开始增加，与称重传感器稳定性规律相吻合。其故障率曲线如图1所示。

二、减少故障提高可靠性的途径

    由可靠性定义不难得出，称重传感器的可靠性就是无故障工作时间超过任务时间(由电子秤的种类和工作环境决定）的概率，超过程度越大，故障率越低，可靠性越高。因此称重传感器的设计与制造实际上是无故障工作时间裕度的设计与制造，当然这种裕度并不是无限的，它是在克服和协调各种限制的条件下，力争最长的无故障工作时间。

    把比较复杂系统的可靠性设计方法引入称重传感器设计，即不现实，也无必要.。根据称重传感器的工作原理、制造工艺和应用情况，从残余应力影响，元器件和密封材料老化，应变计疲劳积累等方面分析，一个合乎逻辑的处理就是按其功能，将各组成部分独立出来分别研究其可靠性。即弹性元件的结构、材料及热处理工‘艺，电阻应变计及应变胶粘剂，补偿原材料、元器件，防护密封材料与工艺等。哪一个环节的故障率高，都对可靠性产生较大影响，因此必须作好可靠性的基础设计。

    称重传感器可靠性的基础设计要点:

    1.称重传感器弹性元件的可靠性设计

    弹性元件的结构是称重传感器的基础，是稳定性和可靠性的重要因素。因此，弹性元件结构及其配套的保护外壳、密封膜片、承载压头托垫的设计必须保证称重传感器受载后，在结构上不产生性能波功或使其性能波功减至最小。为得到较高的同有可靠性，弹性元件结构设计时应作到应变区受力单一，应力均匀稳定;外载荷的引入、边界支承条件不影响应变区;抗偏心及侧向载荷能力强;减少零部件，提高集成化程度，尽可能是一个整体结构。

    2.弹性元件材料及热处理工艺选择

    弹性元件材料及热处理工艺对称重传感器的综台性能，长期稳定性和工作可靠性影响较大，是称重传感器可靠性设计的关键问题，更是提高可靠性的有效途径。因此必须跳出结构材料的框框，把其当成功能材料来选择。从弹性元件材料的弹性模量、滞弹性效应、热弹性效应、残余应力影响和抗疲劳等方而考虑，应尽量选择强度极限和屈服极限高;弹性模量的时间与温度稳定性好;弹性滞后与弹性后效小;耐振动、冲击，抗疲劳性能好;冷、热加工产生残余应力小的金属 材料。对上述要求不突出某一单项指标，应迫求综合性能良好，特别是要通过试验得出最佳热处理工艺和时效制度。

    3.电阻应变计选择

    电阻应变计是称重传感器的核心部件，其工作特性在很大程度上决定称重传感器的稳定性和可靠性，因此是可靠性控制的重要环节。主要是电阻应变计的结构与弹性元件材料、应变区贴片处相匹配，敏感栅、基底材质好，栅长、栅宽台理，工作特性好，不稳定因素少，外观、电阻值筛选严格。

    4.电桥与补偿调整电路的简化设计

    提高称重传感器可靠性的重要拾施之一，是对电桥与补偿调整电路进行简化设计。其原则是尽量减少各种补偿电阻、调整电阻、焊线端子、焊线引线板等元器件数量，优化制造工艺，避免或减少重复焊接，尽量作到工序作业一次成优。简化设计对于称重传感器的主要贡献是:

    （1）元器件数量减少，使焊点数量也随之减少，从而降低了出现故障的机会。

    （2）提高工艺性，便于生产过程质量控制，减少了降低可靠性的因素。

    （3）容易实现标准化、通用化的高效智能补偿工艺，有利于多品种、小批量生产，并能减少人为差错，提高固有可靠性。

    5.电路补偿与调整原材料、元器件的选择

    电路补偿与调整所用原材料、元器件同电阻应变计一样都是影响称重传感器可靠性的基木单元，必须制定严格的选用、代用原则和有效的环境应力筛选工艺。原材料、元器件的选用一股应遵守下列原则:

    （1）在广泛调研基础上编制原材料、元器件优选目录，避免盲目选购而引入不合格产品。

    （2）对原材料、元器件进行综合评价，主要是可靠性、可用性、适应性、经济性和生产一致性五项指标，以保证称重传感器批次质量的均一性，在评价和试验的基础上决定是否选用.。

    （3）对原材料、元器件的生产厂家进行质量认证，必须经权威机构认证合格，并以此作为选点和选用依据。

    6.耐环境设计

    称重传感器可靠性的本质问题是如何能够耐受各种可能遇到的环境条件作用，因此必须重视并了解环境条件及其潜在影响，选择能够对抗这些环境条件影响的设计方案。按环境的性质和特征，一股环境条件分为客观环境和感应环境。前者为周围的自然环境，后者是人为环境。称重传感器耐受的环境条件两者兼而有之，主要是温度、湿度、振功、冲击等。称重传感器的结构和制造工艺原理决定了它能承受一定的振动、冲击载荷，而又有专用的耐高温、低温称重传感器，一般称重传感器的使用温度为-20℃~70℃，所以耐环境设计主要是防潮湿、防盐雾、防霉菌的三防设计。因此焊接密封和自孔灌封是确保称重传感器稳定、可靠工作的重要措施。