四、近年來稱重傳感器技術(shù)發(fā)展動向 國際上主要有兩種發(fā)展途徑：以美國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用化商品化，先普及后提高的途徑。我國應(yīng)屬于后者，盡管軍工部門研究應(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)鍵時期，急需提高我國稱重傳感器的總體技術(shù)、工藝和質(zhì)量水平。 國際稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展動向是，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爭力，緊緊抓住稱重傳感器的特性問題、生產(chǎn)問題和應(yīng)用問題進行基礎(chǔ)研究、工藝研究和應(yīng)用研究，其研究方向和特點是： （1）在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝中，吸取了工程化產(chǎn)品設(shè)計中的計算機擬實技術(shù)和虛擬技術(shù)，加快開發(fā)速度，減少開發(fā)風(fēng)險； （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；從簡單化經(jīng)驗判斷發(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，增加半自動化和自動化工序方向發(fā)展。例如：采用計算機控制，人機一體化工藝系統(tǒng)和測試技術(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，脈動疲勞，超載靜壓等方法的基礎(chǔ)上，又研究出振動時效、共振時效新工藝，共振10分鐘，可消除絕大部分殘余應(yīng)力。 在上述設(shè)計與制造技術(shù)支持下，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)用范圍不斷擴大，主要成果有： （1）美國Revere公司研制出PUS型具有大氣壓力補償功能的拉壓兩用的稱重傳感器，用于高準(zhǔn)確度檢驗平臺，稱重平臺，準(zhǔn)確度可達5000d； （2）德國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”保護的防爆稱重傳感器，其防爆性能符合歐洲EN50014和EN50018“d”級標(biāo)準(zhǔn)； 3）美國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，腐蝕性強的環(huán)境中，而且防水； （4）德國塞特內(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。其特點是線性好，固有頻率高，動態(tài)響應(yīng)快。獨創(chuàng)油阻尼裝置與過載保護裝置一體化，保證稱量時速度快，工作壽命長。組裝3一30kg電子平臺秤，準(zhǔn)確度可達4000d； （5）美國THI公司研制的1410型5一30kg鋁合金稱重傳感器，準(zhǔn)確度等級優(yōu)于C3級，可承受離心力和機械振動，內(nèi)裝特制的粘性阻尼器，保證稱量時有較快的穩(wěn)定時間，一般低于50ms； （6）美國VT一BLH公司開發(fā)出新式稱重模塊，具有合理的組件化功能和極高的稱重效率，出廠后“即插即用”，可自動調(diào)節(jié)位置，不受攪拌，偏心和振動影響。 僅以上幾例，足以代表了新產(chǎn)品的開發(fā)方向，體現(xiàn)了技術(shù)的先導(dǎo)性，工藝的先進性。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)；大氣壓力補償技術(shù)；用于快速、動態(tài)測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)計與制造技術(shù)；組件化新式模塊設(shè)計技術(shù)等。 五、稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢 應(yīng)變式稱重傳感器的發(fā)展趨勢，可用“四化”來概括，即設(shè)計技術(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)計技術(shù)虛擬化：包括彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計的擬實技術(shù)和工藝設(shè)計的虛擬技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的擬實技術(shù)：是指面向彈性體的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù)，包括動態(tài)仿真、動力學(xué)分析、強度和剛度有限單元法計算、敏感區(qū)應(yīng)變大小與分布等，以達到優(yōu)化設(shè)計的目的。 工藝設(shè)計的虛擬技術(shù)：是指面向彈性體生產(chǎn)過程的模擬和試驗，檢驗彈性體的可加工性，加工方法和工藝的合理性，保證制造工藝最佳化。 設(shè)計技術(shù)虛擬化的核心是有限單元計算和計算機動態(tài)仿真。通過仿真軟件來模擬真實受載情況，發(fā)現(xiàn)并及時處理設(shè)計和工藝缺陷或錯誤，以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(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，納入先進的制造技術(shù)：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機集成制造系統(tǒng)。它是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(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)工藝全過程中，通過通訊線路和設(shè)備把各生產(chǎn)工序具有獨立操作和控制功能的計算機系統(tǒng)相互連接起來，在網(wǎng)絡(luò)軟件管理下，實現(xiàn)信息的收集、存儲和處理。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，最大限度的排除了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。 企業(yè)管理信息化：是指按計算機處理的要求，依據(jù)結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析和設(shè)計方法，建立企業(yè)信息系統(tǒng)，實現(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)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，以及電子衡器對稱重傳感器的新要求，以下課題將是今后一個時期的研發(fā)重點： 快速、低速動態(tài)和動態(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； 偏心載荷測量及車載秤用稱重傳感器； 大阻值低功耗高精度電阻應(yīng)變計研制等。 分析近年來電子衡器對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和發(fā)展趨勢。 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）、信號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重量信息的功能外，還能同時檢測其它信息。例如：電子吊秤用稱重傳感器在檢測重量信息的同時還可檢測加速度信息；汽車檢測平臺用稱重傳感器，可同時檢測垂直方向的重量信息和水平方向的側(cè)向載荷，即多分力測量。 智能化：是由于模擬式稱重傳感器輸出信號小，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，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)字補償技術(shù)與工藝實現(xiàn)各項補償。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： （1）輸出信號大，抗干擾能力強，傳輸距離遠(yuǎn)，信噪比高； （2）通過數(shù)字補償電路和數(shù)字補償工藝，可進行線性、滯后、蠕變等補償，改善了性能； （3）輸出信號規(guī)格化； （4）內(nèi)裝溫度傳感器，通過補償軟件可進行實時溫度補償，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，能夠完成信號探測和處理、邏輯判斷、雙向通訊、自檢、自校、自補償、自診斷和計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完全符合此定義。今后一個時期，智能化數(shù)字補償技術(shù)和工藝還需進一步完善和提高。 最后希望我國稱重傳感器行業(yè)，盡快結(jié)束瘋狂的價格大戰(zhàn)，實施“質(zhì)量競爭戰(zhàn)略”和21世紀(jì)的“創(chuàng)新競爭戰(zhàn)略”，以制造技術(shù)和制造工藝為突破口，迅速提高我國稱重傳感器的總體質(zhì)量水平和信譽度，培養(yǎng)叫得響，用得好，站得住的名牌產(chǎn)品，盡快融入國際市場，參與國際競爭。