1940年美國B(niǎo)LH公司和Revere公司總工程師A.Thurston（瑟斯頓）利用SR一4型電阻應變計研制出圓柱結構的應變式負荷傳感器，用于工程測力和稱(chēng)重計量，成為應變式負荷傳感器的。1942年在美國應變式負荷傳感器已經(jīng)大量生產(chǎn)，至今已有60多年的歷史。

    前30多年，是利用正應力（拉伸、壓縮、彎曲應力）的柱、筒、環(huán)、梁式結構負荷傳感器的一統天下。在此時(shí)期內，英國學(xué)者杰克遜研制出金屬箔式電阻應變計，為負荷傳感器提供了較理想的轉換元件，并創(chuàng )造了用熱固膠粘貼電阻應變計的新工藝。美國B(niǎo)LH公司和Revere公司經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐創(chuàng )造了負荷傳感器電路補償與調整工藝，提高了負荷傳感器的準確度和穩定性，使準確度由40年代的百分之幾量級提高到70年代初的0.05量級。但在應用過(guò)程中出現的問(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；抗偏心和側向載荷能力差；不能進(jìn)行小載荷測量。上述缺點(diǎn)嚴重制約了負荷傳感器的發(fā)展。

    后30多年，經(jīng)歷了70年代的切應力負荷傳感器和鋁合金小量程負荷傳感器兩大技術(shù)突破；80年代稱(chēng)重傳感器與測力傳感器*分離，制定R60建議和研發(fā)出數字式智能稱(chēng)重傳感器兩項重大變革；90年代在結構設計和制造工藝中不斷納入高新技術(shù)迎接新挑戰，加速了稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展。

    1973年美國學(xué)者霍格斯特姆為克服正應力負荷傳感器的固有缺點(diǎn)，提出不利用正應力，而利用與彎矩無(wú)關(guān)的切應力設計負荷傳感器的理論，并設計出圓截工字形截面懸臂剪切梁型負荷傳感器。打破了正應力負荷傳感器的一統天下，形成了新的發(fā)展潮流。這是負荷傳感器結構設計的重大突破。

    1974年前后美國學(xué)者斯坦因和德國學(xué)者埃多姆分別提出建立彈性體較為復雜的力學(xué)模型，利用有限單元計算方法，分析彈性體的強度、剛度，應力場(chǎng)和位移場(chǎng)，求得*化設計。為利用現代分析手段和計算方法設計與計算負荷傳感器開(kāi)辟了新途徑。

    70年代初中期，美、日等國的衡器制造公司開(kāi)始研發(fā)商業(yè)用電子計價(jià)秤，急需小量程負荷傳感器。傳統的正應力和新研制的切應力負荷傳感器都不能實(shí)現幾公斤至幾十公斤量程范圍內的測量。美國學(xué)者查特斯提出用低彈性模量的鋁合金做彈性體，采用多梁結構解決靈敏度和剛度這對矛盾。設計出小量程鋁合金平行梁型負荷傳感器，同時(shí)指出平行梁負荷傳感器是基于不變彎矩原理，使利用平行梁表面彎曲應力的正應力結構，具有切應力負荷傳感器的特點(diǎn)，為平行梁結構負荷傳感器的設計與計算奠定了理論基礎，形成了又一個(gè)發(fā)展潮流。

    蠕變是電阻應變計和鋁合金負荷傳感器經(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)對一維力學(xué)模型和應變傳遞系數的分析，提出控制電阻應變計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變計的理論，并成功的研制出系列蠕變補償電阻應變計。對低容量鋁合金負荷傳感器減小蠕變誤差，提高準確度起到至關(guān)重要的作用，使電子計價(jià)秤用鋁合金負荷傳感器多品種、大批量生產(chǎn)成為可能。

    由于電子稱(chēng)重技術(shù)的迅速發(fā)展，負荷傳感器性能的評定方法，已不能滿(mǎn)足采用階梯公差帶評定準確度等級電子衡器的需要，急需與電子衡器準確度評定方法相適應的計量規程。80年代初，法制計量組織（OIML）質(zhì)量測量指導秘書(shū)處決定將用于電子稱(chēng)重的傳感器與用于測力的傳感器*分離，由美國負責的第8報告秘書(shū)處起草《稱(chēng)重傳感器計量規程》。經(jīng)過(guò)OIML成員國書(shū)面表決后，在1984年10月第7屆法制計量大會(huì )上正式批準，并于1985年以OIML，R60建議頒布，下發(fā)到各成員國。目前各國正在執行的是R60的2000年版。可以說(shuō)R60《稱(chēng)重傳感器計量規程》是各國稱(chēng)重傳感器進(jìn)入市場(chǎng)的“通行證”。

    隨著(zhù)數字技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)對數字化電子衡器的需求愈來(lái)愈多，提出用數字稱(chēng)重系統突破模擬稱(chēng)重系統局限性的要求，對此模擬式稱(chēng)重傳感器就無(wú)能為力了。因為在此之前，稱(chēng)重傳感器的研究都集中在硬件方面，例如：創(chuàng )新彈性體結構，改進(jìn)制造工藝，完善電路補償與調整等。模擬式稱(chēng)重傳感器的輸出信號小，抗干擾能力差，傳輸距離短，稱(chēng)重顯示控制儀表復雜，組秤調試周期長(cháng)等缺點(diǎn)依然如故。為滿(mǎn)足數字化電子衡器的需求，美國TOLEDO、STS和CARDINAL公司，德國HBM公司等先后研制出整體型和分離型數字式智能稱(chēng)重傳感器，并以其輸出信號大，抗干擾能力強，信號傳輸距離遠，易實(shí)現智能控制等特點(diǎn)，成為數字化電子衡器和自動(dòng)稱(chēng)重計量與控制系統的必選產(chǎn)品，形成一個(gè)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。

    90年代，由于稱(chēng)重傳感器的設計與計算等基本技術(shù)趨于成熟，稱(chēng)重傳感器的發(fā)展側重于工藝研究和應用研究，在產(chǎn)品標準化、系列化、工程化設計和規模化生產(chǎn)工藝等方面都有很大進(jìn)步，主要是：

    在結構與工藝設計中引入計算機擬實(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)工藝中采用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)；

    在穩定處理中移植了振動(dòng)時(shí)效、共振時(shí)效新工藝；

    在測試檢定中創(chuàng )造了自動(dòng)快速檢測和動(dòng)態(tài)比對方法。

    應用技術(shù)研究也有突破性進(jìn)展：在傳統稱(chēng)重模塊的基礎上，研制出新式稱(chēng)重模塊。這是應用新技術(shù)面對新挑戰的典型產(chǎn)品。其特點(diǎn)是組件化設計，具有“即插即用”功能，可減少由于偏重、熱效應影響，偶然超載等引起的稱(chēng)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。總之，70年代兩項技術(shù)突破，80年代兩個(gè)重大變革，90年代納入高新技術(shù)面對新挑戰的研發(fā)理念，極大地促進(jìn)了稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展。

    二、國外稱(chēng)重傳感器技術(shù)現狀及快速發(fā)展原因

    工業(yè)與商業(yè)電子秤用稱(chēng)重傳感器技術(shù)與制造工藝，美、德等工業(yè)發(fā)達國家的制造公司處于市場(chǎng)*的地位，我國具有一定規模的稱(chēng)重傳感器制造公司處于市場(chǎng)挑戰者或市場(chǎng)追隨者地位。家用電子秤用稱(chēng)重傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)中心在中國，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。

    當今市場(chǎng)稱(chēng)重傳感器技術(shù)的競爭，集中表現在產(chǎn)品的準確度、穩定性和可靠性的競爭；制造技術(shù)與制造工藝的競爭；應用高新技術(shù)研發(fā)新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品的競爭。各稱(chēng)重傳感器制造企業(yè)都在努力培植自己的核心競爭技術(shù)和打造核心競爭產(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；電阻應變計、補償元器件的技術(shù)要求和環(huán)境應力篩選更嚴格；制造工藝更精細；電路補償工藝更完善；外觀(guān)質(zhì)量更。

    稱(chēng)重傳感器的準確度、穩定性和可靠性是重要的質(zhì)量指標，同時(shí)也是用戶(hù)zui關(guān)心的問(wèn)題。對此，這些企業(yè)在結構設計、制造工藝、電路補償與調整和穩定性處理等方面進(jìn)行許多研究與試驗工作，取得較大進(jìn)展，主要成果有：

    （1）在結構設計與計算過(guò)程中，引入計算機擬實(shí)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，動(dòng)力學(xué)分析；在工藝設計過(guò)程中引入計算機虛擬技術(shù)，對彈性體生產(chǎn)工藝進(jìn)行模擬和檢驗；

    （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；

    （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)檢驗工序，并在生產(chǎn)工藝中采用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)；

    （4）改進(jìn)、創(chuàng )新工藝裝備，實(shí)現智能電路補償，建立全自動(dòng)快速檢測系統，提高C3級產(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(chēng)重傳感器的長(cháng)期穩定性和工作可靠性；

    （6）應用高新技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品，增強核心競爭力。處于市場(chǎng)引導地位的企業(yè)都有自己的核心競爭技術(shù)、工藝和產(chǎn)品，例如：正負蠕變電橋的“O蠕變”稱(chēng)重傳感器；鈹青銅動(dòng)態(tài)稱(chēng)重傳感器；整體型和分離型數字式智能稱(chēng)重傳感器；高準確度不銹鋼3柱、4柱高溫稱(chēng)重傳感器；組件化設計的“即插即用”型新式稱(chēng)重模塊等。

    國外稱(chēng)重傳感器技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)及快速發(fā)展的原因：

    （1）重視基礎技術(shù)、基礎工藝和共性關(guān)鍵技術(shù)的研究，作到基礎研究與預先研究并行；共性關(guān)鍵技術(shù)研究與應用技術(shù)研究并行；典型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品工程化并行。保證基礎技術(shù)與基礎工藝（電阻應變計、應變粘結劑、補償元器件、防護與密封材料等）一直處于世界地位。

    （2）重視基礎設施建設和制造技術(shù)、制造工藝的研究與應用。配置優(yōu)良的工藝裝備和檢測儀器，特別是智能化工藝設備，作到工藝裝備；

    （3）描準世界稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展潮流和戰略前沿，確定研究課題和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向。重視新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，增強核心競爭力。其技術(shù)創(chuàng )新和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的標準是：具有較高的技術(shù)先導性，工藝*性，市場(chǎng)擴散性，效益增殖性。使技術(shù)與工藝始終處于世界地位。

    （4）重視稱(chēng)重傳感器的可靠性設計、控制與管理，嚴格設計符合性控制和工藝可靠性控制，努力使工藝兌現率達到。

 

    （5）重視市場(chǎng)競爭，加強市場(chǎng)調查與分析，快速響應市場(chǎng)。21世紀的市場(chǎng)競爭，是以市場(chǎng)響應速度為焦點(diǎn)，以改進(jìn)和創(chuàng )新產(chǎn)品為基礎。

 

    （6）重視相關(guān)法規和規程的學(xué)習，全面理解并認真執行，保證生產(chǎn)的每一個(gè)產(chǎn)品都符合要求。

 

    正因為如此，國外的稱(chēng)重傳感器品種繁多，規格齊全，合金鋼、鋁合金、不銹鋼、鈹青銅制品*；水下、鉆井下測量，耐壓防爆、抗輻射、耐腐蝕產(chǎn)品；微小和超大量程；多稱(chēng)量與動(dòng)態(tài)稱(chēng)量；集成化與模塊化結構任用戶(hù)選購。并作到產(chǎn)品的內在與外觀(guān)質(zhì)量并重，近幾年外觀(guān)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計。

 

    目前的研發(fā)熱點(diǎn)是：

 

    數字式智能稱(chēng)重傳感器的數字補償技術(shù)與補償工藝，及其應用技術(shù)；

 

    快速、低速動(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)稱(chēng)重傳感器的研制及阻尼技術(shù)；

 

    高溫稱(chēng)重傳感器制造工藝，高溫穩定性及應用技術(shù)；

 

    耐壓、防爆型稱(chēng)重傳感器及耐壓外殼設計與試驗技術(shù)；

 

    組件化設計的“即插即用”的新式稱(chēng)重模塊；

 

    利用鋇和鈮代替鎳制作靈敏度溫度補償電阻的研究。

 

    三、我國稱(chēng)重傳感器技術(shù)現狀及主要差距

 

    盡管我國航空、航天工業(yè)部門(mén)早在20世紀50年代末期就開(kāi)始研究應用應變式負荷傳感器，但并未向民用發(fā)展。就全國而言，負荷傳感器的研制與生產(chǎn)起步較晚，60年代只有幾個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)普通精度等級的應變式測力傳感器。結構單一，只有圓柱、圓環(huán)兩種結構，基本不進(jìn)行電路補償與調整，有的產(chǎn)品甚至用外部平衡箱調整零點(diǎn)。

 

    80年代初，全國有20余個(gè)企業(yè)用資一億元人民幣，用匯1300萬(wàn)美元，從美、日等國引進(jìn)應變式負荷傳感器制造技術(shù)與工藝裝備，進(jìn)行學(xué)習、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，取得相當可觀(guān)的效益。當時(shí)人們對此產(chǎn)品的總結是：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(chǎng)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，達到100多萬(wàn)只。

 

    隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)對電子衡器的需求不斷增加，極大的促進(jìn)了稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展。80年代中期到90年代中期，是我國稱(chēng)重傳感器技術(shù)穩步發(fā)展，品種和規格迅速增加，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的十年。不少廠(chǎng)家都改進(jìn)或增加工藝裝備、檢測儀表，購置智能溫度補償裝置和靈敏度溫度補償設備，實(shí)現了規模化生產(chǎn)。90年代中期稱(chēng)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(mǎn)足國內市場(chǎng)需求外，十余個(gè)企業(yè)開(kāi)始小批量出口，呈現出較好的發(fā)展勢頭。

 

    盡管稱(chēng)重傳感器是國家強制管理的法制計量器具，應當比較難進(jìn)入此行業(yè)，但由于種種原因導至一些企業(yè)和個(gè)人很容易進(jìn)入，造成市場(chǎng)擁擠，加劇了市場(chǎng)競爭。終于在90年代中期爆發(fā)了價(jià)格大戰，誰(shuí)的價(jià)格低，誰(shuí)就是大贏(yíng)家，而且逐年升級越演越烈，已經(jīng)到了走火入魔的程度。價(jià)格大戰的惡果是技術(shù)進(jìn)步緩慢，工藝水平下降，質(zhì)量問(wèn)題嚴重，管理監督失控。zui初的受害者是廣大用戶(hù)，zui終的受害者是企業(yè)自己，是整個(gè)稱(chēng)重傳感器行業(yè)。帶著(zhù)這些問(wèn)題進(jìn)入21世紀，稱(chēng)重傳感器與工業(yè)發(fā)達國家的差距非但未縮小，反而加大了。近幾年國家監督抽查結果就是例證。

 

    2002年國家監督抽查7省市，16個(gè)企業(yè)，共48只稱(chēng)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。更為嚴重的是在16個(gè)企業(yè)中，只有一個(gè)企業(yè)嚴格執行國家標準。如果變抽查為全面檢查，合格率會(huì )更低。國家監督抽查結果真實(shí)的反應了我國稱(chēng)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)量意識差，不依法組織生產(chǎn)；對R60建議和國家標準不理解、不執行，錯誤的把0.02級與C3級等同起來(lái)；在利益驅使下改材料、換元件、減工藝，只求勉強合格或人為合格。

 

    我國稱(chēng)重傳感器與工業(yè)發(fā)達國家處于市場(chǎng)引導地位企業(yè)產(chǎn)品的主要差距是：

 

    （1）結構類(lèi)型偏少，品種規格不全，特種用途產(chǎn)品奇缺；

 

    （2）準確度等級較低，C3級成功率不高；

 

    （3）穩定性和可靠性較差，返修率高，工作壽命低；

 

    （4）產(chǎn)品標準化、工程化水平和企業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度較低，產(chǎn)品技術(shù)指標的均一性差；

 

    （5）外觀(guān)質(zhì)量雖有提高，但仍有較大差距；

 

    （6）工藝裝備、檢測手段不夠*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，人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大；

 

    （7）創(chuàng )新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品少，低水平重復產(chǎn)品多，貼牌加工、直接出口產(chǎn)品少；

 

    （8）企業(yè)沒(méi)有核心競爭技術(shù)和產(chǎn)品，市場(chǎng)調查不夠，市場(chǎng)響應速度太慢，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、機械加工、熱處理和表面處理等；

 

    基礎工藝一一電阻應變計、應變粘結劑、電路補償元器件和防護密封材料等；

 

    核心工藝一一電阻應變計粘貼與固化、零點(diǎn)與靈敏度智能溫度補償和防護與密封等；

 

    特殊工藝一一熱處理法時(shí)效工藝和機械法穩定處理工藝等。

 

    其中基礎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)養秤、珍寶秤、口袋秤和手提秤等）用稱(chēng)重傳感器及其電阻應變計，90年代中期以來(lái)，其研發(fā)與生產(chǎn)由世界各國逐漸移向中國，主要在廣東、在深圳。近些年來(lái)在設計技術(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：其一設計、生產(chǎn)、組裝各種家用電子秤；其二為家用電子秤生產(chǎn)廠(chǎng)配套生產(chǎn)各種稱(chēng)重傳感器（或自己生產(chǎn)電阻應變計，或外購電阻應變計）；其三只生產(chǎn)家用電子秤稱(chēng)重傳感器用電阻應變計。目前這三種類(lèi)型的生產(chǎn)廠(chǎng)家已達60多個(gè)。據國家海關(guān)統計2003年家用電子秤出口量3860多萬(wàn)臺，出口值1.47億美元，并以每年30％的速度增長(cháng)。當時(shí)預計2004年家用電子秤出口量5000多萬(wàn)臺，出口值2億多美元。以此出口量計算，2004年共生產(chǎn)家用電子秤稱(chēng)重傳感器共1.2億只，與其配套的電阻應變計（以單軸片計算）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(chēng)重傳感器量程小、彈性體小、電阻應變計敏感柵尺寸小等制造工藝上的難題。由于家用電子秤稱(chēng)重傳感器的準確度為普通等級，不進(jìn)行電路補償，必需大批量生產(chǎn)，一般中型以上的生產(chǎn)廠(chǎng)日產(chǎn)電阻應變計12萬(wàn)片以上，稱(chēng)重傳感器3萬(wàn)多只。他們用高質(zhì)量的溫度和模量自補償電阻應變計較好的解決了這一難題，為大批量生產(chǎn)家用電子秤稱(chēng)重傳感器創(chuàng )造了條件。

 

    四、近年來(lái)稱(chēng)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。我國應屬于后者，盡管軍工部門(mén)研究應用較早，但并未轉為民用，快速發(fā)展和普及還是在近20年。近幾年是關(guān)鍵時(shí)期，急需提高我國稱(chēng)重傳感器的總體技術(shù)、工藝和質(zhì)量水平。

 

    稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向是，把稱(chēng)重傳感器的準確度、穩定性和可靠性作為極其重要的質(zhì)量指標，把制造技術(shù)和制造工藝作為核心競爭力，緊緊抓住稱(chēng)重傳感器的特性問(wèn)題、生產(chǎn)問(wèn)題和應用問(wèn)題進(jìn)行基礎研究、工藝研究和應用研究，其研究方向和特點(diǎn)是：

 

    （1）在產(chǎn)品結構設計與制造工藝中，吸取了工程化產(chǎn)品設計中的計算機擬實(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；

 

    （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；

 

    （3）生產(chǎn)工藝已不是傳統關(guān)念中的“作坊手藝”，而是技術(shù)與管理相結合的一項系統工程。為適應多品種、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：采用計算機控制，人機一體化工藝系統和測試技術(shù)網(wǎng)絡(luò )化信息系統等；

 

    （4）與穩定性和可靠性有關(guān)的穩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力。

 

    在上述設計與制造下，稱(chēng)重傳感器的品種和結構又有創(chuàng )新，技術(shù)功能和應用范圍不斷擴大，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(chēng)重傳感器，用于高準確度檢驗平臺，稱(chēng)重平臺，準確度可達5000d；

 

    （2）德國HBM公司研制成功C2A、C16A兩種不同結構的1一100t具有“耐壓外殼”保護的防爆稱(chēng)重傳感器，其防爆性能符合歐洲EN50014和EN50018“d”級標準；

 

    （3）美國斯凱梅公司研制出新一代高準確度不銹鋼F60X系列5一5000kg稱(chēng)重傳感器，準確度6000d。用于濕度大，腐蝕性強的環(huán)境中，而且防水；

 

    （4）德國塞特內爾公司研制出以鈹青銅為彈性體材料，快速稱(chēng)重用200型稱(chēng)重傳感器。其特點(diǎn)是線(xiàn)性好，固有頻率高，動(dòng)態(tài)響應快。油阻尼裝置與過(guò)載保護裝置一體化，保證稱(chēng)量時(shí)速度快，工作壽命長(cháng)。組裝3一30kg電子平臺秤，準確度可達4000d；

 

    （5）美國THI公司研制的1410型5一30kg鋁合金稱(chēng)重傳感器，準確度等級優(yōu)于C3級，可承受離心力和機械振動(dòng)，內裝特制的粘性阻尼器，保證稱(chēng)量時(shí)有較快的穩定時(shí)間，一般低于50ms；

 

    （6）美國VT一BLH公司開(kāi)發(fā)出新式稱(chēng)重模塊，具有合理的組件化功能和*的稱(chēng)重效率，出廠(chǎng)后“即插即用”，可自動(dòng)調節位置，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，體現了技術(shù)的先導性，工藝的*性。就技術(shù)含量而言，有高準確度（4000d一6000d）稱(chēng)重傳感器制造技術(shù)；大氣壓力補償技術(shù)；用于快速、動(dòng)態(tài)測量稱(chēng)重傳感器的粘性阻尼器快速穩定技術(shù)；隔爆型耐壓外殼的設計與制造技術(shù)；組件化新式模塊設計技術(shù)等。

 

    五、稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢

 

    應變式稱(chēng)重傳感器的發(fā)展趨勢，可用“四化”來(lái)概括，即設計技術(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。

 

    設計技術(shù)虛擬化：包括彈性體結構設計的擬實(shí)技術(shù)和工藝設計的虛擬技術(shù)。結構設計的擬實(shí)技術(shù)：是指面向彈性體的結構和性能分析技術(shù)，包括動(dòng)態(tài)仿真、動(dòng)力學(xué)分析、強度和剛度有限單元法計算、敏感區應變大小與分布等，以達到優(yōu)化設計的目的。

 

    工藝設計的虛擬技術(shù)：是指面向彈性體生產(chǎn)過(guò)程的模擬和試驗，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*化。

 

    設計技術(shù)虛擬化的核心是有限單元計算和計算機動(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)現并及時(shí)處理設計和工藝缺陷或錯誤，以確保結構設計和生產(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*制造技術(shù)：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）和計算機集成制造系統。它是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等與傳統的制造技術(shù)相結合形成的全新的制造系統。

 

    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(xiàn)路和設備把各生產(chǎn)工序具有獨立操作和控制功能的計算機系統相互連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò )軟件管理下，實(shí)現信息的收集、存儲和處理。與傳統的“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，依據結構化系統分析和設計方法，建立企業(yè)信息系統，實(shí)現企業(yè)管理全面現代化。包括CAD、CAM系統，生產(chǎn)管理系統，商務(wù)決策系統和經(jīng)營(yíng)管理系統等。

 

    為適應電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數測量向多參數測量發(fā)展，以及電子衡器對稱(chēng)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(chēng)重傳感器及其阻尼技術(shù)；

 

    多功能、多分量稱(chēng)重傳感器及其測試方法；

 

    微小和超大量程稱(chēng)重傳感器；

 

    防爆、耐壓、耐腐蝕等稱(chēng)重傳感器；

 

    偏心載荷測量及車(chē)載秤用稱(chēng)重傳感器；

 

    大阻值低功耗高精度電阻應變計研制等。

 

    分析近年來(lái)電子衡器對稱(chēng)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(chēng)重傳感器的重要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

 

    小型化：是指稱(chēng)重傳感器總體結構體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕。例如：30t、60t彎曲環(huán)式結構，其外形尺寸分別為外徑120mm和150mm，高度只有50mm和60mm。

 

    集成化：有結構集成和功能集成兩種形式。結構集成是指彈性體與秤體合二為一的新型結構，例如：稱(chēng)重板、稱(chēng)重軌、稱(chēng)重鉤、稱(chēng)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(chēng)重傳感器，例如：將敏感元件（彈性體）、轉換元件（電阻應變計）、信號處理電路和稱(chēng)重顯示控制都集于一體的輪輻式稱(chēng)重傳感器，其數字顯示位置就在傳統輪輻式稱(chēng)重傳感器的接線(xiàn)盒處，通常稱(chēng)為輪輻式稱(chēng)重儀。

 

    多功能化：是指稱(chēng)重傳感器本身除具有檢測重量信息的功能外，還能同時(shí)檢測其它信息。例如：電子吊秤用稱(chēng)重傳感器在檢測重量信息的同時(shí)還可檢測加速度信息；汽車(chē)檢測平臺用稱(chēng)重傳感器，可同時(shí)檢測垂直方向的重量信息和水平方向的側向載荷，即多分力測量。

 

    智能化：是由于模擬式稱(chēng)重傳感器輸出信號小，抗干擾能力差，傳輸距離短，稱(chēng)重顯示控制儀復雜，組秤調試周期長(cháng)，根本不適應數字式智能電子衡器的發(fā)展。稱(chēng)重傳感器的智能化就是研制新型數字式智能稱(chēng)重傳感器。有兩種結構：整體型一一在稱(chēng)重傳感器內部增加放大、濾波、A/D轉換器、微處理器、溫度傳感器等數字處理電路，利用數字補償技術(shù)與工藝實(shí)現各項補償。分離型一--將整體型數字式智能稱(chēng)重傳感器內的數字電路置于外部接線(xiàn)盒內，稱(chēng)為數字模盒。將普通模擬式稱(chēng)重傳感器接入數字模盒，就可變模擬輸出為數字輸出，通常將其稱(chēng)為分離型數字稱(chēng)重傳感器系統。

 

    數字式智能稱(chēng)重傳感器具有如下特點(diǎn)：

 

    （1）輸出信號大，抗干擾能力強，傳輸距離遠，信噪比高；

 

    （2）通過(guò)數字補償電路和數字補償工藝，可進(jìn)行線(xiàn)性、滯后、蠕變等補償，改善了性能；

 

    （3）輸出信號規格化；

 

    （4）內裝溫度傳感器，通過(guò)補償軟件可進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度補償，穩定性好；

 

    （5）各數字式智能稱(chēng)重傳感器的地址可調，便于應用與互換。

 

    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。數字式智能稱(chēng)重傳感器*符合此定義。今后一個(gè)時(shí)期，智能化數字補償技術(shù)和工藝還需進(jìn)一步完善和提高。

 

    zui后希望我國稱(chēng)重傳感器行業(yè)，盡快結束*的價(jià)格大戰，實(shí)施“質(zhì)量競爭戰略”和21世紀的“創(chuàng )新競爭戰略”，以制造技術(shù)和制造工藝為突破口，迅速提高我國稱(chēng)重傳感器的總體質(zhì)量水平和信譽(yù)度，培養叫得響，用得好，站得住的產(chǎn)品，盡快融入市場(chǎng)，參與競爭。