手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
1938年美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院教授E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工學(xué)院教授A.Ruge（魯奇）分別同時(shí)研制出紙基絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)，以他們名字的字頭和各有二位助手命名為SR-4型,，由美國(guó)BLH公司生產(chǎn),。為研制應(yīng)變式負(fù)荷傳感器奠定了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。
1940年美國(guó)BLH公司和Revere公司總工程師A.Thurston（瑟斯頓）利用SR一4型電阻應(yīng)變計(jì)研制出圓柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)變式負(fù)荷傳感器,，用于工程測(cè)力和稱重計(jì)量,，成為應(yīng)變式負(fù)荷傳感器的。1942年在美國(guó)應(yīng)變式負(fù)荷傳感器已經(jīng)大量生產(chǎn),，至今已有60多年的歷史,。
前30多年，是利用正應(yīng)力（拉伸,、壓縮、彎曲應(yīng)力）的柱,、筒,、環(huán)、梁式結(jié)構(gòu)負(fù)荷傳感器的一統(tǒng)天下,。在此時(shí)期內(nèi),，英國(guó)學(xué)者杰克遜研制出金屬箔式電阻應(yīng)變計(jì)，為負(fù)荷傳感器提供了較理想的轉(zhuǎn)換元件,，并創(chuàng)造了用熱固膠粘貼電阻應(yīng)變計(jì)的新工藝,。美國(guó)BLH公司和Revere公司經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐創(chuàng)造了負(fù)荷傳感器電路補(bǔ)償與調(diào)整工藝，提高了負(fù)荷傳感器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性,，使準(zhǔn)確度由40年代的百分之幾量級(jí)提高到70年代初的0.05量級(jí),。但在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也很突出，主要是：加力點(diǎn)變化會(huì)引起比較大的靈敏度變化,；同時(shí)進(jìn)行拉,、壓循環(huán)加載時(shí)靈敏度偏差大；抗偏心和側(cè)向載荷能力差,；不能進(jìn)行小載荷測(cè)量,。上述缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了負(fù)荷傳感器的發(fā)展,。
后30多年，經(jīng)歷了70年代的切應(yīng)力負(fù)荷傳感器和鋁合金小量程負(fù)荷傳感器兩大技術(shù)突破,；80年代稱重傳感器與測(cè)力傳感器*分離,，制定R60建議和研發(fā)出數(shù)字式智能稱重傳感器兩項(xiàng)重大變革；90年代在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝中不斷納入高新技術(shù)迎接新挑戰(zhàn),，加速了稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展,。
1973年美國(guó)學(xué)者霍格斯特姆為克服正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的固有缺點(diǎn)，提出不利用正應(yīng)力,，而利用與彎矩?zé)o關(guān)的切應(yīng)力設(shè)計(jì)負(fù)荷傳感器的理論,，并設(shè)計(jì)出圓截工字形截面懸臂剪切梁型負(fù)荷傳感器。打破了正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的一統(tǒng)天下,，形成了新的發(fā)展潮流,。這是負(fù)荷傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重大突破。
1974年前后美國(guó)學(xué)者斯坦因和德國(guó)學(xué)者埃多姆分別提出建立彈性體較為復(fù)雜的力學(xué)模型,，利用有限單元計(jì)算方法,，分析彈性體的強(qiáng)度、剛度,，應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng),，求得*化設(shè)計(jì)。為利用現(xiàn)代分析手段和計(jì)算方法設(shè)計(jì)與計(jì)算負(fù)荷傳感器開(kāi)辟了新途徑,。
70年代初中期,，美、日等國(guó)的衡器制造公司開(kāi)始研發(fā)商業(yè)用電子計(jì)價(jià)秤,，急需小量程負(fù)荷傳感器,。傳統(tǒng)的正應(yīng)力和新研制的切應(yīng)力負(fù)荷傳感器都不能實(shí)現(xiàn)幾公斤至幾十公斤量程范圍內(nèi)的測(cè)量。美國(guó)學(xué)者查特斯提出用低彈性模量的鋁合金做彈性體,，采用多梁結(jié)構(gòu)解決靈敏度和剛度這對(duì)矛盾,。設(shè)計(jì)出小量程鋁合金平行梁型負(fù)荷傳感器，同時(shí)指出平行梁負(fù)荷傳感器是基于不變彎矩原理,，使利用平行梁表面彎曲應(yīng)力的正應(yīng)力結(jié)構(gòu),，具有切應(yīng)力負(fù)荷傳感器的特點(diǎn)，為平行梁結(jié)構(gòu)負(fù)荷傳感器的設(shè)計(jì)與計(jì)算奠定了理論基礎(chǔ),，形成了又一個(gè)發(fā)展潮流,。
蠕變是電阻應(yīng)變計(jì)和鋁合金負(fù)荷傳感器經(jīng)常遇到和必需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。1978年前蘇聯(lián)學(xué)者科洛考娃通過(guò)對(duì)一維力學(xué)模型和應(yīng)變傳遞系數(shù)的分析,，提出控制電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵的柵頭寬度與柵絲寬度的比例,，可以制造出不同蠕變值電阻應(yīng)變計(jì)的理論，并成功的研制出系列蠕變補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì)。對(duì)低容量鋁合金負(fù)荷傳感器減小蠕變誤差,，提高準(zhǔn)確度起到至關(guān)重要的作用,，使電子計(jì)價(jià)秤用鋁合金負(fù)荷傳感器多品種、大批量生產(chǎn)成為可能,。
由于電子稱重技術(shù)的迅速發(fā)展,，負(fù)荷傳感器性能的評(píng)定方法，已不能滿足采用階梯公差帶評(píng)定準(zhǔn)確度等級(jí)電子衡器的需要,，急需與電子衡器準(zhǔn)確度評(píng)定方法相適應(yīng)的計(jì)量規(guī)程,。80年代初，法制計(jì)量組織（OIML）質(zhì)量測(cè)量指導(dǎo)秘書(shū)處決定將用于電子稱重的傳感器與用于測(cè)力的傳感器*分離,，由美國(guó)負(fù)責(zé)的第8報(bào)告秘書(shū)處起草《稱重傳感器計(jì)量規(guī)程》,。經(jīng)過(guò)OIML成員國(guó)書(shū)面表決后，在1984年10月第7屆法制計(jì)量大會(huì)上正式批準(zhǔn),，并于1985年以O(shè)IML,，R60建議頒布，下發(fā)到各成員國(guó),。目前各國(guó)正在執(zhí)行的是R60的2000年版,。可以說(shuō)R60《稱重傳感器計(jì)量規(guī)程》是各國(guó)稱重傳感器進(jìn)入市場(chǎng)的“通行證”,。
隨著數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,，各行業(yè)對(duì)數(shù)字化電子衡器的需求愈來(lái)愈多，提出用數(shù)字稱重系統(tǒng)突破模擬稱重系統(tǒng)局限性的要求,，對(duì)此模擬式稱重傳感器就無(wú)能為力了,。因?yàn)樵诖酥埃Q重傳感器的研究都集中在硬件方面,，例如：創(chuàng)新彈性體結(jié)構(gòu),，改進(jìn)制造工藝，完善電路補(bǔ)償與調(diào)整等,。模擬式稱重傳感器的輸出信號(hào)小，抗干擾能力差,，傳輸距離短,，稱重顯示控制儀表復(fù)雜，組秤調(diào)試周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)依然如故,。為滿足數(shù)字化電子衡器的需求,，美國(guó)TOLEDO、STS和CARDINAL公司,，德國(guó)HBM公司等先后研制出整體型和分離型數(shù)字式智能稱重傳感器,，并以其輸出信號(hào)大，抗干擾能力強(qiáng),，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn),，易實(shí)現(xiàn)智能控制等特點(diǎn),，成為數(shù)字化電子衡器和自動(dòng)稱重計(jì)量與控制系統(tǒng)的必選產(chǎn)品，形成一個(gè)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn),。
90年代,，由于稱重傳感器的設(shè)計(jì)與計(jì)算等基本技術(shù)趨于成熟，稱重傳感器的發(fā)展側(cè)重于工藝研究和應(yīng)用研究,，在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,、系列化、工程化設(shè)計(jì)和規(guī)?；a(chǎn)工藝等方面都有很大進(jìn)步,，主要是：
在結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)中引入計(jì)算機(jī)擬實(shí)技術(shù)和虛擬技術(shù)；
在彈性體加工中納入柔性制造技術(shù),；
在生產(chǎn)工藝中采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),；
在穩(wěn)定處理中移植了振動(dòng)時(shí)效、共振時(shí)效新工藝,；
在測(cè)試檢定中創(chuàng)造了自動(dòng)快速檢測(cè)和動(dòng)態(tài)比對(duì)方法,。
應(yīng)用技術(shù)研究也有突破性進(jìn)展：在傳統(tǒng)稱重模塊的基礎(chǔ)上，研制出新式稱重模塊,。這是應(yīng)用新技術(shù)面對(duì)新挑戰(zhàn)的典型產(chǎn)品,。其特點(diǎn)是組件化設(shè)計(jì)，具有“即插即用”功能,，可減少由于偏重,、熱效應(yīng)影響，偶然超載等引起的稱重誤差,，并可承受由于振動(dòng),、沖擊、攪拌或其它外力引起的偏重,?？傊?0年代兩項(xiàng)技術(shù)突破,，80年代兩個(gè)重大變革,，90年代納入高新技術(shù)面對(duì)新挑戰(zhàn)的研發(fā)理念，極大地促進(jìn)了稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展,。
二,、國(guó)外稱重傳感器技術(shù)現(xiàn)狀及快速發(fā)展原因
工業(yè)與商業(yè)電子秤用稱重傳感器技術(shù)與制造工藝，美,、德等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的制造公司處于市場(chǎng)*的地位,，我國(guó)具有一定規(guī)模的稱重傳感器制造公司處于市場(chǎng)挑戰(zhàn)者或市場(chǎng)追隨者地位。家用電子秤用稱重傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)中心在中國(guó)，在深圳,，制造技術(shù),、工藝水平、產(chǎn)品質(zhì)量和年產(chǎn)量逐年提高,。
當(dāng)今市場(chǎng)稱重傳感器技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng),，集中表現(xiàn)在產(chǎn)品的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性的競(jìng)爭(zhēng),；制造技術(shù)與制造工藝的競(jìng)爭(zhēng),；應(yīng)用高新技術(shù)研發(fā)新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。各稱重傳感器制造企業(yè)都在努力培植自己的核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)和打造核心競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品,。
從近幾年衡器工業(yè)展覽會(huì)上展出的產(chǎn)品和對(duì)多家處于市場(chǎng)*地位的企業(yè)產(chǎn)品的分析可以得出這些企業(yè)的共同追求是：彈性體材質(zhì)更精良,；電阻應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償元器件的技術(shù)要求和環(huán)境應(yīng)力篩選更嚴(yán)格,；制造工藝更精細(xì),；電路補(bǔ)償工藝更完善；外觀質(zhì)量更,。
稱重傳感器的準(zhǔn)確度,、穩(wěn)定性和可靠性是重要的質(zhì)量指標(biāo)，同時(shí)也是用戶zui關(guān)心的問(wèn)題,。對(duì)此,，這些企業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝,、電路補(bǔ)償與調(diào)整和穩(wěn)定性處理等方面進(jìn)行許多研究與試驗(yàn)工作,，取得較大進(jìn)展，主要成果有：
（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程中,，引入計(jì)算機(jī)擬實(shí)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,，動(dòng)力學(xué)分析；在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中引入計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù),，對(duì)彈性體生產(chǎn)工藝進(jìn)行模擬和檢驗(yàn),；
（2）在彈性體加工中，納入*制造技術(shù),，變剛性制造為柔性制造,。普遍采用加工中心、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng),；
（3）在生產(chǎn)全過(guò)程中，盡量減少手工操作,、人為控制,，增加半自動(dòng)與自動(dòng)控制、自動(dòng)檢驗(yàn)工序，并在生產(chǎn)工藝中采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),；
（4）改進(jìn),、創(chuàng)新工藝裝備，實(shí)現(xiàn)智能電路補(bǔ)償,，建立全自動(dòng)快速檢測(cè)系統(tǒng),，提高C3級(jí)產(chǎn)品成功率和大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的抽檢合格率；
（5）移植*穩(wěn)定處理技術(shù)與裝備,，實(shí)施振動(dòng)時(shí)效或共振時(shí)效新工藝,，提高稱重傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和工作可靠性；
（6）應(yīng)用高新技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品,，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力,。處于市場(chǎng)引導(dǎo)地位的企業(yè)都有自己的核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)、工藝和產(chǎn)品,，例如：正負(fù)蠕變電橋的“O蠕變”稱重傳感器,；鈹青銅動(dòng)態(tài)稱重傳感器；整體型和分離型數(shù)字式智能稱重傳感器,；高準(zhǔn)確度不銹鋼3柱,、4柱高溫稱重傳感器；組件化設(shè)計(jì)的“即插即用”型新式稱重模塊等,。
國(guó)外稱重傳感器技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)及快速發(fā)展的原因：
（1）重視基礎(chǔ)技術(shù),、基礎(chǔ)工藝和共性關(guān)鍵技術(shù)的研究，作到基礎(chǔ)研究與預(yù)先研究并行,；共性關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用技術(shù)研究并行,；典型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品工程化并行。保證基礎(chǔ)技術(shù)與基礎(chǔ)工藝（電阻應(yīng)變計(jì),、應(yīng)變粘結(jié)劑,、補(bǔ)償元器件、防護(hù)與密封材料等）一直處于世界地位,。
（2）重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和制造技術(shù),、制造工藝的研究與應(yīng)用。配置優(yōu)良的工藝裝備和檢測(cè)儀器,，特別是智能化工藝設(shè)備,，作到工藝裝備；
（3）描準(zhǔn)世界稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展潮流和戰(zhàn)略前沿,，確定研究課題和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向,。重視新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力,。其技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)是：具有較高的技術(shù)先導(dǎo)性,，工藝*性,，市場(chǎng)擴(kuò)散性，效益增殖性,。使技術(shù)與工藝始終處于世界地位,。
（4）重視稱重傳感器的可靠性設(shè)計(jì)、控制與管理,，嚴(yán)格設(shè)計(jì)符合性控制和工藝可靠性控制,，努力使工藝兌現(xiàn)率達(dá)到。
（5）重視市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),，加強(qiáng)市場(chǎng)調(diào)查與分析,，快速響應(yīng)市場(chǎng)。21世紀(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),，是以市場(chǎng)響應(yīng)速度為焦點(diǎn),，以改進(jìn)和創(chuàng)新產(chǎn)品為基礎(chǔ)。
（6）重視相關(guān)法規(guī)和規(guī)程的學(xué)習(xí),，全面理解并認(rèn)真執(zhí)行,，保證生產(chǎn)的每一個(gè)產(chǎn)品都符合要求。
正因?yàn)槿绱?，?guó)外的稱重傳感器品種繁多,，規(guī)格齊全，合金鋼,、鋁合金,、不銹鋼、鈹青銅制品*,；水下,、鉆井下測(cè)量，耐壓防爆,、抗輻射,、耐腐蝕產(chǎn)品；微小和超大量程,；多稱量與動(dòng)態(tài)稱量,；集成化與模塊化結(jié)構(gòu)任用戶選購(gòu)。并作到產(chǎn)品的內(nèi)在與外觀質(zhì)量并重,，近幾年外觀質(zhì)量的改進(jìn)與提高十分明顯,，基本沒(méi)有噴漆產(chǎn)品，幾乎全部是亮光或亞光化學(xué)鍍鎳,、鍍鉻,，烤漆，噴塑,，瓷質(zhì)陽(yáng)極化和不銹鋼產(chǎn)品,。個(gè)別產(chǎn)品的外形已融入人性化設(shè)計(jì),。
目前的研發(fā)熱點(diǎn)是：
數(shù)字式智能稱重傳感器的數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與補(bǔ)償工藝，及其應(yīng)用技術(shù),；
快速、低速動(dòng)態(tài),、動(dòng)態(tài)稱重傳感器的研制及阻尼技術(shù),；
高溫稱重傳感器制造工藝，高溫穩(wěn)定性及應(yīng)用技術(shù),；
耐壓,、防爆型稱重傳感器及耐壓外殼設(shè)計(jì)與試驗(yàn)技術(shù)；
組件化設(shè)計(jì)的“即插即用”的新式稱重模塊,；
利用鋇和鈮代替鎳制作靈敏度溫度補(bǔ)償電阻的研究,。
三、我國(guó)稱重傳感器技術(shù)現(xiàn)狀及主要差距
盡管我國(guó)航空,、航天工業(yè)部門(mén)早在20世紀(jì)50年代末期就開(kāi)始研究應(yīng)用應(yīng)變式負(fù)荷傳感器,，但并未向民用發(fā)展。就全國(guó)而言,，負(fù)荷傳感器的研制與生產(chǎn)起步較晚,，60年代只有幾個(gè)廠家生產(chǎn)普通精度等級(jí)的應(yīng)變式測(cè)力傳感器。結(jié)構(gòu)單一,，只有圓柱,、圓環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，基本不進(jìn)行電路補(bǔ)償與調(diào)整,，有的產(chǎn)品甚至用外部平衡箱調(diào)整零點(diǎn),。
80年代初，全國(guó)有20余個(gè)企業(yè)用資一億元人民幣,，用匯1300萬(wàn)美元,，從美、日等國(guó)引進(jìn)應(yīng)變式負(fù)荷傳感器制造技術(shù)與工藝裝備,，進(jìn)行學(xué)習(xí),、消化、吸收,。經(jīng)過(guò)仿制和試生產(chǎn)后,，開(kāi)始多品種小批量生產(chǎn)，推向市場(chǎng)后,，取得相當(dāng)可觀的效益,。當(dāng)時(shí)人們對(duì)此產(chǎn)品的總結(jié)是：多品種、小批量,、低成本,、高收益,、投資少、見(jiàn)效快,。引起不少行業(yè)的個(gè)人和企業(yè)的關(guān)注,，紛紛進(jìn)入此行業(yè)，生產(chǎn)廠家從70年代的20多個(gè)迅速增加到100多個(gè),，年產(chǎn)量與日本相當(dāng),，達(dá)到100多萬(wàn)只。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，各行業(yè)對(duì)電子衡器的需求不斷增加,，極大的促進(jìn)了稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展。80年代中期到90年代中期,，是我國(guó)稱重傳感器技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展,，品種和規(guī)格迅速增加，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的十年,。不少?gòu)S家都改進(jìn)或增加工藝裝備,、檢測(cè)儀表，購(gòu)置智能溫度補(bǔ)償裝置和靈敏度溫度補(bǔ)償設(shè)備,，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。90年代中期稱重傳感器生產(chǎn)企業(yè)增加到160多個(gè),，年產(chǎn)量200多萬(wàn)只,。除滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求外，十余個(gè)企業(yè)開(kāi)始小批量出口,，呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢(shì)頭,。
盡管稱重傳感器是國(guó)家強(qiáng)制管理的法制計(jì)量器具，應(yīng)當(dāng)比較難進(jìn)入此行業(yè),，但由于種種原因?qū)е烈恍┢髽I(yè)和個(gè)人很容易進(jìn)入,，造成市場(chǎng)擁擠，加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),。終于在90年代中期爆發(fā)了價(jià)格大戰(zhàn),，誰(shuí)的價(jià)格低，誰(shuí)就是大贏家,，而且逐年升級(jí)越演越烈,，已經(jīng)到了走火入魔的程度。價(jià)格大戰(zhàn)的惡果是技術(shù)進(jìn)步緩慢,，工藝水平下降,，質(zhì)量問(wèn)題嚴(yán)重，管理監(jiān)督失控,。zui初的受害者是廣大用戶,，zui終的受害者是企業(yè)自己,，是整個(gè)稱重傳感器行業(yè)。帶著這些問(wèn)題進(jìn)入21世紀(jì),，稱重傳感器與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距非但未縮小,，反而加大了。近幾年國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果就是例證,。
2002年國(guó)家監(jiān)督抽查7省市,，16個(gè)企業(yè)，共48只稱重傳感器,，合格18只，合格率37.5%,。30只不合格產(chǎn)品來(lái)自10個(gè)企業(yè),，不合格原因全部是溫度性能超差。更為嚴(yán)重的是在16個(gè)企業(yè)中,，只有一個(gè)企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),。如果變抽查為全面檢查，合格率會(huì)更低,。國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果真實(shí)的反應(yīng)了我國(guó)稱重傳感器總體技術(shù),、工藝和管理水平。合格率低的主要原因是：質(zhì)量意識(shí)差,，不依法組織生產(chǎn),；對(duì)R60建議和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不理解、不執(zhí)行,，錯(cuò)誤的把0.02級(jí)與C3級(jí)等同起來(lái),；在利益驅(qū)使下改材料、換元件,、減工藝,，只求勉強(qiáng)合格或人為合格。
我國(guó)稱重傳感器與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家處于市場(chǎng)引導(dǎo)地位企業(yè)產(chǎn)品的主要差距是：
（1）結(jié)構(gòu)類(lèi)型偏少,，品種規(guī)格不全,，特種用途產(chǎn)品奇缺；
（2）準(zhǔn)確度等級(jí)較低,，C3級(jí)成功率不高,；
（3）穩(wěn)定性和可靠性較差，返修率高,，工作壽命低,；
（4）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、工程化水平和企業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度較低,，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的均一性差,；
（5）外觀質(zhì)量雖有提高,，但仍有較大差距；
（6）工藝裝備,、檢測(cè)手段不夠*且不配套,，生產(chǎn)工藝中手工操作、人為控制成份大,，“作坊手藝”痕跡較深,，人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大；
（7）創(chuàng)新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品少,，低水平重復(fù)產(chǎn)品多,，貼牌加工、直接出口產(chǎn)品少,；
（8）企業(yè)沒(méi)有核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)和產(chǎn)品,，市場(chǎng)調(diào)查不夠，市場(chǎng)響應(yīng)速度太慢,，造成無(wú)法與市場(chǎng)融合,。
總之，制造工藝差距zui大,，通常將制造工藝分為：
支持工藝一一彈性體鍛造,、機(jī)械加工、熱處理和表面處理等,；
基礎(chǔ)工藝一一電阻應(yīng)變計(jì),、應(yīng)變粘結(jié)劑、電路補(bǔ)償元器件和防護(hù)密封材料等,；
核心工藝一一電阻應(yīng)變計(jì)粘貼與固化,、零點(diǎn)與靈敏度智能溫度補(bǔ)償和防護(hù)與密封等；
特殊工藝一一熱處理法時(shí)效工藝和機(jī)械法穩(wěn)定處理工藝等,。
其中基礎(chǔ)工藝和特殊工藝差距zui大,。
家用電子秤（人體秤、健康秤,、脂肪秤,、廚房秤、營(yíng)養(yǎng)秤,、珍寶秤,、口袋秤和手提秤等）用稱重傳感器及其電阻應(yīng)變計(jì)，90年代中期以來(lái),，其研發(fā)與生產(chǎn)由世界各國(guó)逐漸移向中國(guó),，主要在廣東、在深圳。近些年來(lái)在設(shè)計(jì)技術(shù),、制造工藝和產(chǎn)品產(chǎn)量上都取得了令人震驚的飛速發(fā)展,。生產(chǎn)企業(yè)有三種類(lèi)型：其一設(shè)計(jì)、生產(chǎn),、組裝各種家用電子秤,；其二為家用電子秤生產(chǎn)廠配套生產(chǎn)各種稱重傳感器（或自己生產(chǎn)電阻應(yīng)變計(jì)，或外購(gòu)電阻應(yīng)變計(jì)）,；其三只生產(chǎn)家用電子秤稱重傳感器用電阻應(yīng)變計(jì),。目前這三種類(lèi)型的生產(chǎn)廠家已達(dá)60多個(gè)。據(jù)國(guó)家海關(guān)統(tǒng)計(jì)2003年家用電子秤出口量3860多萬(wàn)臺(tái),，出口值1.47億美元,，并以每年30％的速度增長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)2004年家用電子秤出口量5000多萬(wàn)臺(tái),，出口值2億多美元,。以此出口量計(jì)算，2004年共生產(chǎn)家用電子秤稱重傳感器共1.2億只,，與其配套的電阻應(yīng)變計(jì)（以單軸片計(jì)算）約4.8億片。
經(jīng)過(guò)多年的研究與生產(chǎn)實(shí)踐,，解決了稱重傳感器量程小,、彈性體小、電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵尺寸小等制造工藝上的難題,。由于家用電子秤稱重傳感器的準(zhǔn)確度為普通等級(jí),，不進(jìn)行電路補(bǔ)償，必需大批量生產(chǎn),，一般中型以上的生產(chǎn)廠日產(chǎn)電阻應(yīng)變計(jì)12萬(wàn)片以上,，稱重傳感器3萬(wàn)多只。他們用高質(zhì)量的溫度和模量自補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì)較好的解決了這一難題,，為大批量生產(chǎn)家用電子秤稱重傳感器創(chuàng)造了條件,。
四、近年來(lái)稱重傳感器技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
上主要有兩種發(fā)展途徑：以美國(guó)為代表的先軍工后民用,，先提高后普及的途徑和以日本為代表的實(shí)用化商品化,，先普及后提高的途徑。我國(guó)應(yīng)屬于后者,，盡管軍工部門(mén)研究應(yīng)用較早,，但并未轉(zhuǎn)為民用，快速發(fā)展和普及還是在近20年,。近幾年是關(guān)鍵時(shí)期,，急需提高我國(guó)稱重傳感器的總體技術(shù)、工藝和質(zhì)量水平。
稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向是,，把稱重傳感器的準(zhǔn)確度,、穩(wěn)定性和可靠性作為極其重要的質(zhì)量指標(biāo)，把制造技術(shù)和制造工藝作為核心競(jìng)爭(zhēng)力,，緊緊抓住稱重傳感器的特性問(wèn)題,、生產(chǎn)問(wèn)題和應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行基礎(chǔ)研究、工藝研究和應(yīng)用研究,，其研究方向和特點(diǎn)是：
（1）在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝中,，吸取了工程化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)擬實(shí)技術(shù)和虛擬技術(shù)，加快開(kāi)發(fā)速度,，減少開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn),；
（2）在彈性體加工中，從單元加工技術(shù)發(fā)展到集成化加工技術(shù),；從剛性制造發(fā)展到柔性制造,；從簡(jiǎn)單化經(jīng)驗(yàn)判斷發(fā)展到智能化定量分析。普遍采用柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng),；
（3）生產(chǎn)工藝已不是傳統(tǒng)關(guān)念中的“作坊手藝”,，而是技術(shù)與管理相結(jié)合的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。為適應(yīng)多品種,、大批量生產(chǎn),，保證產(chǎn)品技術(shù)性能的均一性，生產(chǎn)工藝必須向盡量減少手工操作,、人為控制,，增加半自動(dòng)化和自動(dòng)化工序方向發(fā)展。例如：采用計(jì)算機(jī)控制,，人機(jī)一體化工藝系統(tǒng)和測(cè)試技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)等,；
（4）與穩(wěn)定性和可靠性有關(guān)的穩(wěn)定處理工藝在高溫處理，低溫深冷,，脈動(dòng)疲勞,，超載靜壓等方法的基礎(chǔ)上，又研究出振動(dòng)時(shí)效,、共振時(shí)效新工藝,，共振10分鐘，可消除絕大部分殘余應(yīng)力,。
在上述設(shè)計(jì)與制造下,，稱重傳感器的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新，技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,，主要成果有：
（1）美國(guó)Revere公司研制出PUS型具有大氣壓力補(bǔ)償功能的拉壓兩用的稱重傳感器,，用于高準(zhǔn)確度檢驗(yàn)平臺(tái)，稱重平臺(tái)，準(zhǔn)確度可達(dá)5000d,；
（2）德國(guó)HBM公司研制成功C2A,、C16A兩種不同結(jié)構(gòu)的1一100t具有“耐壓外殼”保護(hù)的防爆稱重傳感器，其防爆性能符合歐洲EN50014和EN50018“d”級(jí)標(biāo)準(zhǔn),；
（3）美國(guó)斯凱梅公司研制出新一代高準(zhǔn)確度不銹鋼F60X系列5一5000kg稱重傳感器,，準(zhǔn)確度6000d。用于濕度大,，腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境中,，而且防水；
（4）德國(guó)塞特內(nèi)爾公司研制出以鈹青銅為彈性體材料,，快速稱重用200型稱重傳感器,。其特點(diǎn)是線性好，固有頻率高,，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,。油阻尼裝置與過(guò)載保護(hù)裝置一體化，保證稱量時(shí)速度快,，工作壽命長(zhǎng),。組裝3一30kg電子平臺(tái)秤，準(zhǔn)確度可達(dá)4000d,；
（5）美國(guó)THI公司研制的1410型5一30kg鋁合金稱重傳感器,，準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于C3級(jí)，可承受離心力和機(jī)械振動(dòng),，內(nèi)裝特制的粘性阻尼器,，保證稱量時(shí)有較快的穩(wěn)定時(shí)間,，一般低于50ms,；
（6）美國(guó)VT一BLH公司開(kāi)發(fā)出新式稱重模塊，具有合理的組件化功能和*的稱重效率,，出廠后“即插即用”,，可自動(dòng)調(diào)節(jié)位置，不受攪拌,，偏心和振動(dòng)影響,。
僅以上幾例，足以代表了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方向,，體現(xiàn)了技術(shù)的先導(dǎo)性,，工藝的*性。就技術(shù)含量而言,，有高準(zhǔn)確度（4000d一6000d）稱重傳感器制造技術(shù),；大氣壓力補(bǔ)償技術(shù)；用于快速、動(dòng)態(tài)測(cè)量稱重傳感器的粘性阻尼器快速穩(wěn)定技術(shù),；隔爆型耐壓外殼的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),；組件化新式模塊設(shè)計(jì)技術(shù)等。
五,、稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
應(yīng)變式稱重傳感器的發(fā)展趨勢(shì),，可用“四化”來(lái)概括，即設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬化,，制造技術(shù)柔性化,，生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡(luò)化，企業(yè)管理信息化,。
設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬化：包括彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的擬實(shí)技術(shù)和工藝設(shè)計(jì)的虛擬技術(shù),。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的擬實(shí)技術(shù)：是指面向彈性體的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù)，包括動(dòng)態(tài)仿真,、動(dòng)力學(xué)分析,、強(qiáng)度和剛度有限單元法計(jì)算、敏感區(qū)應(yīng)變大小與分布等,，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的,。
工藝設(shè)計(jì)的虛擬技術(shù)：是指面向彈性體生產(chǎn)過(guò)程的模擬和試驗(yàn)，檢驗(yàn)彈性體的可加工性,，加工方法和工藝的合理性,，保證制造工藝*化。
設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬化的核心是有限單元計(jì)算和計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真,。通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬真實(shí)受載情況,，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理設(shè)計(jì)和工藝缺陷或錯(cuò)誤，以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的合理性,。
制造技術(shù)柔性化：是指在多品種,、大批量生產(chǎn)的彈性體加工中，納入*制造技術(shù)：柔性制造單元（FMC）,、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù),、自動(dòng)控制技術(shù)等與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合形成的全新的制造系統(tǒng),。
生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡(luò)化：是指在生產(chǎn)工藝全過(guò)程中，通過(guò)通訊線路和設(shè)備把各生產(chǎn)工序具有獨(dú)立操作和控制功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互連接起來(lái),，在網(wǎng)絡(luò)軟件管理下,，實(shí)現(xiàn)信息的收集、存儲(chǔ)和處理,。與傳統(tǒng)的“作坊手藝”生產(chǎn)工藝相比,，大大的減少了手工操作,，zui大限度的排除了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
企業(yè)管理信息化：是指按計(jì)算機(jī)處理的要求,，依據(jù)結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)方法,，建立企業(yè)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理全面現(xiàn)代化,。包括CAD,、CAM系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng),，商務(wù)決策系統(tǒng)和經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)等,。
為適應(yīng)電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展,；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展,，以及電子衡器對(duì)稱重傳感器的新要求，以下課題將是今后一個(gè)時(shí)期的研發(fā)重點(diǎn)：
快速,、低速動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)稱重傳感器及其阻尼技術(shù),；
多功能、多分量稱重傳感器及其測(cè)試方法,；
微小和超大量程稱重傳感器,；
防爆、耐壓,、耐腐蝕等稱重傳感器,；
偏心載荷測(cè)量及車(chē)載秤用稱重傳感器；
大阻值低功耗高精度電阻應(yīng)變計(jì)研制等,。
分析近年來(lái)電子衡器對(duì)稱重傳感器的新要求,，不難得出小型化，集成化,，多功能化和智能化將是稱重傳感器的重要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),。
小型化：是指稱重傳感器總體結(jié)構(gòu)體積小、高度低,、重量輕,，即小,、薄,、輕。例如：30t,、60t彎曲環(huán)式結(jié)構(gòu),，其外形尺寸分別為外徑120mm和150mm，高度只有50mm和60mm,。
集成化：有結(jié)構(gòu)集成和功能集成兩種形式,。結(jié)構(gòu)集成是指彈性體與秤體合二為一的新型結(jié)構(gòu),，例如：稱重板、稱重軌,、稱重鉤,、稱重環(huán)等。功能集成是指將重量信息采集,、放大,、變換、傳輸,、處理和顯示都集于一體的稱重傳感器,，例如：將敏感元件（彈性體）、轉(zhuǎn)換元件（電阻應(yīng)變計(jì)）,、信號(hào)處理電路和稱重顯示控制都集于一體的輪輻式稱重傳感器,，其數(shù)字顯示位置就在傳統(tǒng)輪輻式稱重傳感器的接線盒處，通常稱為輪輻式稱重儀,。
多功能化：是指稱重傳感器本身除具有檢測(cè)重量信息的功能外,，還能同時(shí)檢測(cè)其它信息。例如：電子吊秤用稱重傳感器在檢測(cè)重量信息的同時(shí)還可檢測(cè)加速度信息,；汽車(chē)檢測(cè)平臺(tái)用稱重傳感器,，可同時(shí)檢測(cè)垂直方向的重量信息和水平方向的側(cè)向載荷，即多分力測(cè)量,。
智能化：是由于模擬式稱重傳感器輸出信號(hào)小,，抗干擾能力差，傳輸距離短,，稱重顯示控制儀復(fù)雜,，組秤調(diào)試周期長(zhǎng)，根本不適應(yīng)數(shù)字式智能電子衡器的發(fā)展,。稱重傳感器的智能化就是研制新型數(shù)字式智能稱重傳感器,。有兩種結(jié)構(gòu)：整體型一一在稱重傳感器內(nèi)部增加放大、濾波,、A/D轉(zhuǎn)換器,、微處理器、溫度傳感器等數(shù)字處理電路,，利用數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)與工藝實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)補(bǔ)償,。分離型一--將整體型數(shù)字式智能稱重傳感器內(nèi)的數(shù)字電路置于外部接線盒內(nèi)，稱為數(shù)字模盒,。將普通模擬式稱重傳感器接入數(shù)字模盒,，就可變模擬輸出為數(shù)字輸出，通常將其稱為分離型數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng),。
數(shù)字式智能稱重傳感器具有如下特點(diǎn)：
（1）輸出信號(hào)大,，抗干擾能力強(qiáng),，傳輸距離遠(yuǎn)，信噪比高,；
（2）通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償電路和數(shù)字補(bǔ)償工藝,，可進(jìn)行線性、滯后,、蠕變等補(bǔ)償,，改善了性能；
（3）輸出信號(hào)規(guī)格化,；
（4）內(nèi)裝溫度傳感器,，通過(guò)補(bǔ)償軟件可進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償，穩(wěn)定性好,；
（5）各數(shù)字式智能稱重傳感器的地址可調(diào),，便于應(yīng)用與互換。
什么是智能傳感器,，在各國(guó)相關(guān)雜志上討論多年,，20世紀(jì)90年代中期才有比較一致的看法：把凡具有一種或多種敏感功能，能夠完成信號(hào)探測(cè)和處理,、邏輯判斷,、雙向通訊、自檢,、自校,、自補(bǔ)償、自診斷和計(jì)算等全部或部分功能的器件叫做智能傳感器,。它可以是集成的,，也可以是分離件組裝的。數(shù)字式智能稱重傳感器*符合此定義,。今后一個(gè)時(shí)期,，智能化數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)和工藝還需進(jìn)一步完善和提高。
zui后希望我國(guó)稱重傳感器行業(yè),，盡快結(jié)束*的價(jià)格大戰(zhàn),，實(shí)施“質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略”和21世紀(jì)的“創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略”，以制造技術(shù)和制造工藝為突破口,，迅速提高我國(guó)稱重傳感器的總體質(zhì)量水平和信譽(yù)度,，培養(yǎng)叫得響，用得好,，站得住的產(chǎn)品,，盡快融入市場(chǎng),，參與競(jìng)爭(zhēng),。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品,，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任,。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品,，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),，不承擔(dān)此類(lèi)作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任,。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源,，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)等問(wèn)題,，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利,。
采購(gòu)中心