國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第702研究所 劉九卿

    [摘要] 20世紀(jì)90年代以來(lái)，在電子稱(chēng)重技術(shù)與電子衡器產(chǎn)品快速發(fā)展的強(qiáng)力牽引下，稱(chēng)重傳感器進(jìn)入了大發(fā)展時(shí)期，設(shè)計(jì)與制造技術(shù)取得了令人矚目的進(jìn)步。本文從產(chǎn)品研發(fā)、強(qiáng)化企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的角度，結(jié)合稱(chēng)重傳感器幾個(gè)重要發(fā)展時(shí)期的技術(shù)創(chuàng)新和工藝進(jìn)步，介紹了電阻應(yīng)變計(jì)、稱(chēng)重傳感器設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。在分析近年來(lái)稱(chēng)重傳感器新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和電子稱(chēng)重技術(shù)新要求的基礎(chǔ)上，展望稱(chēng)重傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。

    關(guān)鍵詞：稱(chēng)重傳感器 電阻應(yīng)變計(jì) 虛擬設(shè)計(jì) 柔性制造 集成化 智能化 網(wǎng)絡(luò)化

1.概述

    1936～1938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)，命名為SR-4型，由美國(guó)BLH公司專(zhuān)利生產(chǎn)，同時(shí)也使BLH公司成為利用SR-4型電阻應(yīng)變計(jì)制造傳感器的創(chuàng)始者。1940年美國(guó)軍事工程部門(mén)和Revere公司總工程師A.Thurston（瑟斯頓）分別把電阻應(yīng)變計(jì)技術(shù)應(yīng)用于軍事工程的電子測(cè)力和稱(chēng)重計(jì)量領(lǐng)域，研制出應(yīng)變式負(fù)荷傳感器。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多年歷史。這期間經(jīng)過(guò)種種改進(jìn)和發(fā)展，負(fù)荷傳感器的準(zhǔn)確度從研制初期的百分之幾量級(jí)提高到千分之幾、萬(wàn)分之幾量級(jí)，并以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、準(zhǔn)確度高、頻率響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、工作壽命長(zhǎng)、幾乎不用維修等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種測(cè)力裝置和電子稱(chēng)重系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)60多年的變遷，盡管負(fù)荷傳感器的彈性體結(jié)構(gòu)、幾何形狀和尺寸發(fā)生了不小變化，原材料、元器件，制造技術(shù)與工藝都有較大改進(jìn)和提高，應(yīng)用研究也取得了許多成就，但其基本構(gòu)思、基本原理和基本工藝仍然證明是合理的可靠的。負(fù)荷傳感器技術(shù)的幾個(gè)發(fā)展時(shí)期和起決定性作用的技術(shù)創(chuàng)新是值得認(rèn)真研究和總結(jié)的，它對(duì)未來(lái)稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展和確立技術(shù)研究課題都有指導(dǎo)作用。

    1952年英國(guó)學(xué)者杰克遜首先研制出金屬箔式電阻應(yīng)變計(jì)，為負(fù)荷傳感器提供較理想的轉(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，提高了負(fù)荷傳感器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，促進(jìn)了負(fù)荷傳感器技術(shù)的發(fā)展。

    1973年美國(guó)學(xué)者霍格斯特姆為克服利用拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力的正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的諸多缺點(diǎn)，提出了不利用彈性體正應(yīng)力，而利用切應(yīng)力的理論，設(shè)計(jì)出圓截工字型截面懸臂剪切梁式負(fù)荷傳感器，打破了傳統(tǒng)的柱、筒、環(huán)、梁結(jié)構(gòu)正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的一統(tǒng)天下。剪切式負(fù)荷傳感器以其靈敏度對(duì)加力點(diǎn)變化不敏感、拉向和壓向靈敏度對(duì)稱(chēng)性好、抗偏心和橫向負(fù)荷能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、尺寸小等特點(diǎn)形成了一個(gè)新的發(fā)展潮流，極大的推動(dòng)了負(fù)荷傳感器技術(shù)的發(fā)展。

    1974年日本學(xué)者大井光四郎利用平面問(wèn)題的有限單元法分析電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變傳遞，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。德國(guó)學(xué)者埃多姆和美國(guó)學(xué)者斯坦因分別利用建立彈性體力學(xué)模型，采用有限單元計(jì)算分析彈性體的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)，求得最佳化設(shè)計(jì)，為利用現(xiàn)代化科技手段設(shè)計(jì)與計(jì)算負(fù)荷傳感器開(kāi)辟了新途徑。

    1975年前后，為滿(mǎn)足低容量電子計(jì)價(jià)秤發(fā)展的需要，美、日等國(guó)研制出鋁合金不變彎矩原理的平行梁結(jié)構(gòu)負(fù)荷傳感器。雖然它利用的是平行梁表面的彎曲應(yīng)力，應(yīng)屬于正應(yīng)力類(lèi)型，但因其不變彎矩原理使靈敏度對(duì)加力點(diǎn)變化不敏感，拉向和壓向靈敏度對(duì)稱(chēng)，它又具備了切應(yīng)力負(fù)荷傳感器的特點(diǎn)。并且量程小，剛度大，便于調(diào)整四角誤差，很快就形成了負(fù)荷傳感器的又一個(gè)發(fā)展潮流。

    蠕變是高精度電阻應(yīng)變計(jì)和負(fù)荷傳感器經(jīng)常遇到和必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。70年代末，前蘇聯(lián)學(xué)者H.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，提出控制應(yīng)變計(jì)敏感柵的柵頭寬度與柵絲寬度的比例，可以制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)確度等級(jí)起到了至關(guān)重要的作用，使商用和家用電子秤的負(fù)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)和工業(yè)、商業(yè)電子衡器的迅速發(fā)展，負(fù)荷傳感器的性能指標(biāo)和評(píng)定方法，已不能滿(mǎn)足采用階梯公差帶評(píng)定準(zhǔn)確度等級(jí)的電子衡器的需要，急需準(zhǔn)確度評(píng)定比較統(tǒng)一的計(jì)量規(guī)程。80年代初，國(guó)際法制計(jì)量組織（OIML）質(zhì)量測(cè)量指導(dǎo)秘書(shū)處為適應(yīng)電子衡器的誤差評(píng)定方法，決定將用于電子稱(chēng)重的傳感器與測(cè)力傳感器徹底分開(kāi)，由美國(guó)負(fù)責(zé)的第8報(bào)告秘書(shū)處起草《稱(chēng)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國(guó)際建議頒布，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。由于新計(jì)量規(guī)程把計(jì)量性能與溫度性能綜合考慮，增加了研究開(kāi)發(fā)與大批量生產(chǎn)的難度，逼迫企業(yè)完善工藝準(zhǔn)備，改進(jìn)制造工藝，使稱(chēng)重傳感器的綜合性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性均有較大提高，保證了電子秤的質(zhì)量。

    80年代中期，隨著數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，為滿(mǎn)足電子衡器數(shù)字化、智能化的要求和用數(shù)字稱(chēng)重系統(tǒng)突破模擬稱(chēng)重系統(tǒng)局限性的構(gòu)想，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(chēng)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)字式電子衡器和自動(dòng)稱(chēng)重計(jì)量與控制系統(tǒng)的必選產(chǎn)品，并形成了一個(gè)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。

    從上述技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)重要階段不難看出，電子稱(chēng)重技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了稱(chēng)重傳感器技術(shù)的發(fā)展，而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又為稱(chēng)重傳感器的研發(fā)提供了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

    90年代以來(lái)，為了適應(yīng)不斷納入高新技術(shù)的電子稱(chēng)重系統(tǒng)和電子衡器產(chǎn)品的新需求，稱(chēng)重傳感器進(jìn)入了設(shè)計(jì)、制造與工藝技術(shù)不斷創(chuàng)新，產(chǎn)量大幅度提高的大發(fā)展時(shí)期。這一時(shí)期稱(chēng)重傳感器技術(shù)發(fā)展動(dòng)向和今后一個(gè)時(shí)期的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，就是本文所要闡述和回答的問(wèn)題。

2.電阻應(yīng)變計(jì)技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

    電阻應(yīng)變計(jì)是稱(chēng)重傳感器的核心器件，其敏感柵結(jié)構(gòu)、基底材料、靈敏系數(shù)穩(wěn)定性、機(jī)械滯后、蠕變和熱輸出等技術(shù)性能直接影響稱(chēng)重傳感器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。許多企業(yè)都把應(yīng)變計(jì)的生產(chǎn)列入稱(chēng)重傳感器的基礎(chǔ)工藝。國(guó)內(nèi)外著名稱(chēng)重傳感器企業(yè)穩(wěn)定批量生產(chǎn)質(zhì)量都是從電阻應(yīng)變計(jì)這一源頭抓起，或建立與自己產(chǎn)品配套的電阻應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)部門(mén)，或經(jīng)過(guò)考察確立長(zhǎng)期供貨的電阻應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)企業(yè)。90年代以來(lái)，以美國(guó)HPM公司、VMM公司為代表的應(yīng)變計(jì)敏感柵箔材軋制企業(yè)和以美國(guó)VMM公司、德國(guó)HBM公司為代表的電阻應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)企業(yè)，在箔材軋制、熱處理和電阻應(yīng)變計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)與制造工藝研究上都取得了突破性進(jìn)展，主要成果簡(jiǎn)介如下。

    為滿(mǎn)足稱(chēng)重傳感器小型化、微型化的要求，特別是電子秤用能耗小、發(fā)熱低、穩(wěn)定性好的稱(chēng)重傳感器用大阻值應(yīng)變計(jì)的需要，美國(guó)VMM公司和HPM公司分別研制出2m、2.5m厚的超薄型康銅箔材，為研制微型應(yīng)變計(jì)和大阻值應(yīng)變計(jì)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。目前此產(chǎn)品尚未供應(yīng)中國(guó)市場(chǎng)。

    美國(guó)VMM公司和德國(guó)HBM公司電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)普遍采用一維、二維和三維有限單元法，建立相應(yīng)的力學(xué)模型，分析應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變傳遞系數(shù)，提出應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。利用二維有限單元法計(jì)算和分析粘貼在彈性體上應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變傳遞，得出大部分區(qū)域是單向應(yīng)力狀態(tài)，基本沒(méi)有應(yīng)變傳遞滯后現(xiàn)象，而接近柵絲末端的一小段是剪應(yīng)力傳遞區(qū)域，剪應(yīng)力急劇變化，正應(yīng)力降為零而產(chǎn)生應(yīng)變傳遞滯后現(xiàn)象。因此提出設(shè)計(jì)框狀端頭，把柵絲應(yīng)變均勻分布區(qū)域作為工作區(qū)，將應(yīng)變傳遞滯后區(qū)域與工作區(qū)域隔離開(kāi)，減小應(yīng)變計(jì)的滯后，這正是稱(chēng)重傳感器用應(yīng)變計(jì)所需要的。

    建立三維有限單元六面體力學(xué)模型，取一萬(wàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在大容量電子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算，其目的是深入研究應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)，主要解決應(yīng)變計(jì)復(fù)蓋層的力學(xué)效果，敏感柵端部結(jié)構(gòu)的力學(xué)效應(yīng)，基底、敏感柵、復(fù)蓋層厚度對(duì)機(jī)械滯后的影響，敏感柵結(jié)構(gòu)與蠕變自補(bǔ)償問(wèn)題。保證應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)形狀、幾何尺寸、基底和復(fù)蓋層厚度最合理。

    盡管電阻應(yīng)變計(jì)原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都無(wú)可挑剔，但其制造工藝決定了它必然存在一些固有的工藝缺陷，傳統(tǒng)制造工藝中刻圖制片、涂膠光刻、基底制作、粗細(xì)腐蝕、阻值調(diào)整、引線(xiàn)焊接、涂復(fù)蓋層、質(zhì)量檢查等工序多為手工操作和控制，人為的因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，而且應(yīng)變計(jì)成功率低，均一性差。而美國(guó)VMM公司和德國(guó)HBM公司的應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)工藝，自動(dòng)化程度都很高，幾乎每道工序都采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和處理，關(guān)鍵工序如基底制作、光刻腐蝕、精細(xì)調(diào)阻，引線(xiàn)焊接、質(zhì)量檢測(cè)等都在自動(dòng)化程度很高的專(zhuān)用設(shè)備上進(jìn)行，制造工藝的可重復(fù)性好，工藝兌現(xiàn)率高。因此應(yīng)變計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，一致性和穩(wěn)定性好，批次產(chǎn)品質(zhì)量幾乎無(wú)差別。特別是稱(chēng)重傳感器專(zhuān)用應(yīng)變計(jì)在靈敏系數(shù)穩(wěn)定性、阻值分散性、機(jī)械滯后、蠕變和熱輸出等技術(shù)指標(biāo)的控制更加嚴(yán)格，為大批量生產(chǎn)C3級(jí)稱(chēng)重傳感器創(chuàng)造了條件。

    靈敏系數(shù)是電阻應(yīng)變計(jì)的重要參數(shù)，許多生產(chǎn)廠(chǎng)家都采用等應(yīng)力懸臂梁進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果是靈敏系數(shù)分散大，準(zhǔn)確度低。我們了解到的國(guó)外應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)企業(yè)，特別重視應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)工藝的兩頭，即開(kāi)頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與刻圖制版和最后的性能檢測(cè)與靈敏系數(shù)測(cè)定。由于電阻應(yīng)變計(jì)不能二次粘貼使用，所以靈敏系數(shù)測(cè)定是采用抽樣的方法在帶有標(biāo)準(zhǔn)梁的自動(dòng)加載測(cè)量裝置上進(jìn)行。一次可標(biāo)定多組不同型號(hào)的電阻應(yīng)變計(jì)，每組最多可達(dá)10片，組成數(shù)10個(gè)測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)多路自動(dòng)掃描測(cè)量?jī)x和電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和運(yùn)算，最后給出應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)、機(jī)械滯后和蠕變值。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分辨率為1με和1μv，精度優(yōu)于0.02％。

    應(yīng)變計(jì)電阻值的精密調(diào)整工藝對(duì)其電阻值的分散度和穩(wěn)定性影響較大。盡管化學(xué)調(diào)阻比傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)阻有許多優(yōu)越性，完全能保證產(chǎn)品質(zhì)量，但其工藝要求嚴(yán)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)也很突出，不適應(yīng)日產(chǎn)10多萬(wàn)片應(yīng)變計(jì)的大批量生產(chǎn)。美國(guó)VMM公司獨(dú)創(chuàng)了激光自動(dòng)調(diào)阻新工藝，速度快、精度高，應(yīng)變計(jì)電阻值分散小，便于加膜處理制成全密封柵結(jié)構(gòu)的應(yīng)變計(jì)。

    電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)用技術(shù)的研究也取得了突破性的進(jìn)展。美國(guó)VMM公司經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)出EMC（有效模量補(bǔ)償）系列靈敏度溫度自補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì)，在許多場(chǎng)合都可以很容易的獲得優(yōu)于±0.0008/°F（0.0014%/℃）的補(bǔ)償精度。根據(jù)不同彈性體材料EMC系列靈敏度溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)有4種類(lèi)型：M1靈敏系數(shù)隨溫度變化-1.5%/100°F（-2.70％/100℃）適用于不銹鋼；M2靈敏系數(shù)隨溫度變化-2.35%/100°F（-4.23%/100℃）適用于鋁合金；M3靈敏系數(shù)隨溫度變化-1.25%/100°F（-2.25％/100℃）適用于工具鋼；M4靈敏系數(shù)隨溫度變化為-1.35％/100°F（-2.43%/100℃）適用M1和M3之間的“中間區(qū)域”（不銹鋼與工具鋼之間）的補(bǔ)償。

    德國(guó)HBM公司研制出帶背膠的自粘式電阻應(yīng)變計(jì)，在稱(chēng)重傳感器制造工藝中省略了對(duì)應(yīng)變計(jì)的清洗，涂刷應(yīng)變粘接劑等工序，減少了對(duì)應(yīng)變計(jì)的污染和損害，提高了粘貼質(zhì)量和可靠性，適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的各種稱(chēng)重傳感器，尤其是家用電子秤用稱(chēng)重傳感器的大批量生產(chǎn)。

彈性體表面應(yīng)變是通過(guò)應(yīng)變計(jì)的基底傳遞給敏感柵，基底材料的質(zhì)量與厚度對(duì)電阻應(yīng)變計(jì)的多項(xiàng)性能產(chǎn)生影響�；缀穸痪鶆驎�(huì)使靈敏系數(shù)分散度增大，對(duì)線(xiàn)性和滯后也有較大影響。目前稱(chēng)重傳感器用應(yīng)變計(jì)基底膠膜厚度為30±5μm。美國(guó)VMM公司研制的PF聚酰亞胺基底膠膜的厚度只有8μm，不但平整均勻，容易彎曲，而且耐高溫，抗焊接傷害能力強(qiáng)，具有良好的電性能。EG環(huán)氧玻璃纖維增強(qiáng)基底膠膜厚度僅為13μm，特別適合高精度稱(chēng)重傳感器，可減少滯后和蠕變誤差。

    由于目前通用的稱(chēng)重傳感器靈敏度溫度補(bǔ)償鎳電阻與溫度變化呈非線(xiàn)性關(guān)系，增大了補(bǔ)償難度和補(bǔ)償結(jié)果的分散度。德國(guó)學(xué)者正在研究用鋇或鈮代替鎳作靈敏度溫度補(bǔ)償電阻，取得了一些進(jìn)展。類(lèi)似旨在創(chuàng)新稱(chēng)重傳感器制造技術(shù)與制造工藝的研究課題和成果，非常值得我們關(guān)注和應(yīng)用。因?yàn)橹圃旒夹g(shù)與制造工藝是稱(chēng)重傳感器研制和批量生產(chǎn)過(guò)程中最活躍、最積極的因素，是企業(yè)保證產(chǎn)品質(zhì)量，強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)能力和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。在電子衡器產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，電子衡器市場(chǎng)日趨國(guó)際化的今天，更應(yīng)重視制造技術(shù)與制造工藝所起的作用。

3.稱(chēng)重傳感器技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

    如果說(shuō)20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的各種剪切梁式切應(yīng)力稱(chēng)重傳感器和低容量鋁合金平行梁式稱(chēng)重傳感器，與傳統(tǒng)的柱、筒、環(huán)、梁型正應(yīng)力稱(chēng)重傳感器形成了三大發(fā)展潮流，開(kāi)創(chuàng)了稱(chēng)重傳感器全面發(fā)展時(shí)期，那么90年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)過(guò)程控制自動(dòng)化水平的提高，工業(yè)、商業(yè)和家用電子秤不斷增加，對(duì)稱(chēng)重傳感器的品種、產(chǎn)量、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性都提出了許多新要求，促進(jìn)了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和常規(guī)產(chǎn)品工程化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)量逐年上升，可以說(shuō)進(jìn)入了稱(chēng)重傳感器的大發(fā)展時(shí)期。

    回顧稱(chēng)重傳感器的發(fā)展歷史，國(guó)際上主要有兩種發(fā)展途徑：一是以美國(guó)為代表的先軍工后民用，先提高后普及的發(fā)展途徑；一是以日本為代表的實(shí)用化商品化，先普及后提高的發(fā)展途徑。我國(guó)應(yīng)屬于后者，盡管軍工部門(mén)應(yīng)用較早，但快速發(fā)展和普及還是近20多年，目前急需提高總體技術(shù)與工藝水平。各國(guó)都把準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性作為稱(chēng)重傳感器的重要質(zhì)量指標(biāo)，各生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究、工藝研究和應(yīng)用研究工作，取得了許多設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝成果，簡(jiǎn)介如下。

    吸取工程化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的擬實(shí)技術(shù)和虛擬技術(shù)，加快稱(chēng)重傳感器開(kāi)發(fā)速度，減少開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。稱(chēng)重傳感器設(shè)計(jì)中的擬實(shí)技術(shù)是指面向彈性體的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù)，以?xún)?yōu)化結(jié)構(gòu)、性能和成本為目標(biāo)，包括結(jié)構(gòu)選擇、尺寸確定，強(qiáng)度、剛度有限元計(jì)算，受載分析，動(dòng)態(tài)仿真等。主要是建立較為復(fù)雜的力學(xué)模型，采用交互、高交互有限元程序包，深入分析彈性體的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。許多企業(yè)都有自己獨(dú)創(chuàng)的較為成熟的計(jì)算軟件，均取得了很好的計(jì)算和應(yīng)用效果。稱(chēng)重傳感器設(shè)計(jì)中的虛擬技術(shù)是指面向彈性體生產(chǎn)過(guò)程的模擬和檢驗(yàn)，檢驗(yàn)彈性體的可加工性，加工方法和工藝的合理性，以?xún)?yōu)化制造工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還可利用有限元分析模擬彈性體加、卸載過(guò)程，計(jì)算出載荷增加、減少時(shí)的接觸應(yīng)力，分析出接觸摩擦系數(shù)變化的影響及彈性體變形的縱橫比，評(píng)定稱(chēng)重傳感器的滯后。稱(chēng)重傳感器擬實(shí)化和虛擬化設(shè)計(jì)的核心是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬真實(shí)受載情況，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝的合理性，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中不易發(fā)現(xiàn)的缺陷和錯(cuò)誤。

    現(xiàn)代制造技術(shù)專(zhuān)家吉川教授指出：世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)，主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，在各個(gè)國(guó)家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用往往占60％左右。稱(chēng)重傳感器行業(yè)更是如此，制造技術(shù)已不是傳統(tǒng)觀念中的“作坊手藝”，而是一個(gè)集機(jī)械、電子、信息、材料、自控和管理為一體的新型交叉學(xué)科和綜合技術(shù)。在稱(chēng)重傳感器行業(yè)誰(shuí)掌握了現(xiàn)代制造技術(shù)，誰(shuí)就能占領(lǐng)較大的市場(chǎng)份額。稱(chēng)重傳感器多品種、大批量生產(chǎn)特點(diǎn)決定了只有采用先進(jìn)制造技術(shù)，才能把以時(shí)間為核心的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)三要素時(shí)間、質(zhì)量、成本之間的矛盾有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使三者達(dá)到統(tǒng)一。國(guó)際上年產(chǎn)20-40萬(wàn)支，甚至60萬(wàn)支的稱(chēng)重傳感器企業(yè)都引入了先進(jìn)的制造技術(shù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和模擬技術(shù)確定工藝規(guī)范，優(yōu)化工藝方案，預(yù)測(cè)加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷和防止措施。從單臺(tái)機(jī)床、單道工序、單個(gè)工具生產(chǎn)效率的提高，發(fā)展到普遍采用加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）等整體效率的提高。90年代以來(lái)，稱(chēng)重傳感器企業(yè)流行的制造系統(tǒng)是把計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的制造技術(shù)結(jié)合起來(lái)，由計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)加工中心以及工件、刀具傳送裝置等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)化，形成柔性制造系統(tǒng)，達(dá)到多品種、大批量生產(chǎn)，穩(wěn)定質(zhì)量、提高效率、降低成本的綜合目的。使彈性體加工從單元技術(shù)發(fā)展到集成化技術(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。濟(jì)南金鐘電子衡器股份有限公司就采用了柔性制造系統(tǒng)（FMS）對(duì)傳統(tǒng)的制造技術(shù)進(jìn)行改造并通過(guò)驗(yàn)收。這對(duì)彈性體加工尚處于單機(jī)制造或單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化的生產(chǎn)企業(yè)是值得認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒的。

    應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器生產(chǎn)工藝的主要問(wèn)題是手工操作與控制成份大，人為的因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，生產(chǎn)效率低，不適合多品種、大批量生產(chǎn)。稱(chēng)重傳感器生產(chǎn)工藝創(chuàng)新的方向是在保證設(shè)計(jì)符合性控制和工藝可靠性控制的基礎(chǔ)上，盡量減少手工操作和人為控制，增加自動(dòng)化和半自動(dòng)化工序。例如采用計(jì)算機(jī)控制或人機(jī)一體化工藝系統(tǒng)減少手工操作，增加自動(dòng)控制，保證工藝兌現(xiàn)率。國(guó)際上年產(chǎn)量大的生產(chǎn)企業(yè)都自行研究設(shè)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)化的制造工藝與測(cè)試系統(tǒng)，稱(chēng)為制造測(cè)試技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化或生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡(luò)化。它是稱(chēng)重傳感器彈性體從分類(lèi)編號(hào)打印條形代碼開(kāi)始，經(jīng)過(guò)全部生產(chǎn)工藝過(guò)程到包裝入庫(kù)為止，實(shí)時(shí)控制與測(cè)試基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。包括貼片組橋，固化和后固化烘箱控制系統(tǒng)，零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償測(cè)試與計(jì)算系統(tǒng)，各種穩(wěn)定處理測(cè)試與控制系統(tǒng)，性能測(cè)試與檢定自動(dòng)控制系統(tǒng)等。各生產(chǎn)工序和控制系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)均為自動(dòng)采集，不能人為輸入、任意修改，保證測(cè)試結(jié)果真實(shí)可靠。也有采用總線(xiàn)型兩極分布式信息系統(tǒng)，把稱(chēng)重傳感器生產(chǎn)監(jiān)控作為一個(gè)子系統(tǒng)，主要有質(zhì)量監(jiān)督功能，設(shè)備監(jiān)督功能，生產(chǎn)能力調(diào)整功能，生產(chǎn)支持系統(tǒng)功能和生產(chǎn)工藝過(guò)程監(jiān)督功能等。美國(guó)VT特迪亞—亨特利（北京）電子有限公司，自行研制設(shè)計(jì)了稱(chēng)重傳感器制造工藝與測(cè)試網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)，并調(diào)試成功投入使用，使年產(chǎn)量達(dá)到40多萬(wàn)支。中航電測(cè)儀器有限公司也建立了稱(chēng)重傳感器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)。

    在上述設(shè)計(jì)、制造和工藝技術(shù)支持下，稱(chēng)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，研發(fā)出許多技術(shù)含量高、工藝難度大的新產(chǎn)品，豐富了稱(chēng)重傳感器市場(chǎng)。

    美國(guó)Revere（里維爾）公司研制的PUS型罐式拉、壓兩用稱(chēng)重傳感器，其外殼由涂有環(huán)氧樹(shù)脂的合金鋼構(gòu)成，內(nèi)部安裝一個(gè)低位移的具有大氣壓力補(bǔ)償功能的拉壓式彈性元件。適用于高精度的檢驗(yàn)平臺(tái)、稱(chēng)重平臺(tái)和料斗秤、容器秤等。量程100-300000Ib（45-136000kg），準(zhǔn)確度C3級(jí)，工作溫度可達(dá)400°F（240℃）。

    德國(guó)HBM公司研制的C2A和C16A兩種不同結(jié)構(gòu)系列，量程均為1-100t的稱(chēng)重傳感器，都具有“耐壓外殼”保護(hù)的防爆功能，其“耐壓外殼”保護(hù)結(jié)構(gòu)符合歐洲EN50014易爆區(qū)域電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和EN50018易爆區(qū)域電氣設(shè)備耐壓外殼“d”級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。焊接外殼均經(jīng)過(guò)高壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封性能，試驗(yàn)壓力20Pa(帕）。

    美國(guó)Scaime（斯凱梅）公司研制出新一代高準(zhǔn)確度不銹鋼F60X系列，量程5-5000kg的稱(chēng)重傳感器，準(zhǔn)確度可達(dá)6000d。主要用于濕度大、腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境中，而且防水。達(dá)到如此高的準(zhǔn)確度等級(jí)主要是制造技術(shù)與制造工藝有新突破，例如不銹鋼的熱處理制度、多次回火工藝、大氣壓保護(hù)下的氣冷和深冷工藝等。

    德國(guó)Seitner（塞特內(nèi)爾）公司為快速稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng)研制的200型鈹青銅稱(chēng)重傳感器，線(xiàn)性好、固有頻率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。獨(dú)創(chuàng)油阻尼裝置與過(guò)載保護(hù)為一體，使稱(chēng)量時(shí)稱(chēng)重傳感器的衰變時(shí)間快，速度高，工作壽命長(zhǎng)。組裝成3-30kg電子平臺(tái)秤其準(zhǔn)確度可達(dá)4000d。

    美國(guó)THI公司為快速稱(chēng)重計(jì)量的旋轉(zhuǎn)式定量包裝機(jī)研制出THI1410型單點(diǎn)式鋁合金稱(chēng)重傳感器，量程為5-30kg，準(zhǔn)確度C3級(jí)。與普通稱(chēng)重傳感器最大不同是它可以承受離心力和機(jī)械振動(dòng)，內(nèi)部裝有特制的粘性阻尼器，保證稱(chēng)量時(shí)有較快的穩(wěn)定時(shí)間和較小的測(cè)量誤差。THI-900型5-150kg稱(chēng)重傳感器，稱(chēng)量時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間低于50ms，稱(chēng)重準(zhǔn)確度也是C3級(jí)。

    美國(guó)VT-BLH公司，Metter-Toledo公司都開(kāi)發(fā)出新式稱(chēng)重模塊，具有合理的組件化功能和極高的稱(chēng)重效率。是用新技術(shù)面對(duì)電子稱(chēng)重系統(tǒng)新挑戰(zhàn)的具有代表性的產(chǎn)品。稱(chēng)重模塊以其出廠(chǎng)后可“即扦即用”，安裝與校驗(yàn)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性和可靠性高等特點(diǎn)，在各種電子衡器設(shè)計(jì)中被廣泛采用。例如美國(guó)VT-BLH公司KIS-2和KIS-3型不銹鋼模塊可自動(dòng)調(diào)節(jié)承載位置，減少由于偏載、振動(dòng)、熱效應(yīng)影響或偶然超載引起的稱(chēng)量誤差。Z-BLOK型承載模塊可以承受由于攪拌、振動(dòng)、其它外力引起的偏心載荷，并不受地震或颶風(fēng)的影響。美國(guó)Toledo公司的D-35353模塊采用整體型特種鋼殼體，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，尺寸緊湊，具有多種過(guò)載保護(hù)功能。
此外，Dacom West（戴康 韋斯特）公司開(kāi)發(fā)的利用可編程序減少非線(xiàn)性誤差，補(bǔ)償靈敏度溫度誤差的可編程MLX90308稱(chēng)重傳感器接口；Kern（科恩）公司研制的低容量（36kg）、高分辨率（0.5g）、高準(zhǔn)確度（7200d）DS36K0.5型電子平臺(tái)秤用稱(chēng)重傳感器，都有很高的技術(shù)含量和應(yīng)用價(jià)值。德國(guó)HBM公司研制的SSC型各種容器偏心稱(chēng)重計(jì)量專(zhuān)用稱(chēng)重傳感器，可將容器或平臺(tái)偏心載荷集中到一個(gè)稱(chēng)重傳感器上，變?nèi)ХQ(chēng)重傳感器為一支進(jìn)行稱(chēng)重計(jì)量，已在拉圾車(chē)上得到很好驗(yàn)證。

    上述各項(xiàng)新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品適應(yīng)了電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向快速稱(chēng)重、低速動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的發(fā)展趨勢(shì)，較好的體現(xiàn)了技術(shù)的先導(dǎo)性、工藝的先進(jìn)性和產(chǎn)品的適應(yīng)性等創(chuàng)新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)原則，非常值得我國(guó)稱(chēng)重傳感器制造企業(yè)研究、借鑒。

4.稱(chēng)重傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

    研究分析90年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外稱(chēng)重傳感器技術(shù)與工藝的發(fā)展動(dòng)向，結(jié)合電子稱(chēng)重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的新需求，不難總結(jié)出稱(chēng)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)，主要是結(jié)構(gòu)選擇，應(yīng)變區(qū)受力分析，強(qiáng)度和剛度有限元計(jì)算，受載動(dòng)態(tài)仿真等。工藝設(shè)計(jì)的虛擬技術(shù)是指面向彈性體生產(chǎn)過(guò)程的模擬和檢驗(yàn)，檢驗(yàn)彈性體的可加工性、加工方法和工藝的合理性。兩者都是以?xún)?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝，保證質(zhì)量，降低成本為目標(biāo)。設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬化的核心是計(jì)算機(jī)仿真，通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬稱(chēng)重傳感器真實(shí)受載情況，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理某些不可避免的缺陷和錯(cuò)誤，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的合理性。

  制造技術(shù)柔性化是指多品種大批量生產(chǎn)的彈性體的柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）以及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合，技術(shù)與管理相結(jié)合形成的全新的制造系統(tǒng)。由于稱(chēng)重傳感器彈性體不屬于精密加工部件，冷熱加工追求的是尺寸和性能的一致性和加工高度自動(dòng)化。因此工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)重傳感器企業(yè)的彈性體加工多采用柔性制造單元（FMC）或柔性制造系統(tǒng)（FMS）。

    生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡(luò)化是指在稱(chēng)重傳感器生產(chǎn)工藝的全過(guò)程中，通過(guò)通信線(xiàn)路和通訊設(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。是彈性體從進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)編號(hào)打印條形碼開(kāi)始到形成產(chǎn)品入庫(kù)的生產(chǎn)全過(guò)程，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制與測(cè)試的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)“作坊手藝”的生產(chǎn)工藝相比，減少了手工操作、人為控制工序，增加了自動(dòng)化控制、半自動(dòng)化控制工序，從而減少了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，保證了生產(chǎn)工藝的可重復(fù)性，提高了工藝兌現(xiàn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，特別適合大批量生產(chǎn)。

    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)分析與設(shè)計(jì)方法，嚴(yán)格按照信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)步驟，對(duì)企業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行改造，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。稱(chēng)重傳感器企業(yè)信息系統(tǒng)，包括CAD系統(tǒng)，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(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)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，以及電子衡器產(chǎn)品對(duì)稱(chēng)重傳感器的新需求：大阻值低功耗，快速與動(dòng)態(tài)稱(chēng)量，多分力與多功能，大量程及微小量程，防水、防爆、防腐蝕，車(chē)載與偏心載荷稱(chēng)量等，小型化，集成化，多功能化和智能化將是新型稱(chēng)重傳感器的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

    小型化是指稱(chēng)重傳感器體積小，高度低，重量輕，即小薄輕。不同結(jié)構(gòu)的電子衡器又有不同的需求。便攜式靜動(dòng)態(tài)輪重秤要求高度為20mm左右的低外形碟式稱(chēng)重傳感器；天車(chē)秤、抓斗秤要求薄形、超薄形板式稱(chēng)重傳感器。就是一些大型電子衡器為使其重心低穩(wěn)定性好也要求稱(chēng)重傳感器體積小高度低，變形小容量大，例如歐洲普遍采用的彎曲環(huán)結(jié)構(gòu)，額定量程30t外形尺寸為Φ120mm×50mm；額定量程50t外形尺寸為Φ150mm×60mm。

    集成化有兩種含義。其一是結(jié)構(gòu)集成化，將稱(chēng)重傳感器彈性體與秤體、承力傳力支承等一體化，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的大型稱(chēng)重傳感器。例如英國(guó)Trevor Deakin（特里沃德金）公司，德國(guó)Mikros（麥克羅斯）公司和加拿大Mass Load公司用于動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng)稱(chēng)量的便攜式稱(chēng)重板（Weighpad）；德國(guó)Phister（菲斯特）公司、GTM公司用于動(dòng)態(tài)電子軌道衡的1.8m長(zhǎng)整體型稱(chēng)重軌（Weigh Rail）；德國(guó)Ravas（拉法斯）公司稱(chēng)重傳感器與鏟車(chē)叉一體化的稱(chēng)重叉（Weighime）；Mass Load的稱(chēng)重梁（Loadbeams）以及代替電子吊秤的稱(chēng)重勾、稱(chēng)重環(huán)等。其二是功能集成化，將重量信息攝取、放大、變換、傳輸、信息處理和顯示都集于一體，或?qū)⒎Q(chēng)重傳感器、秤體和稱(chēng)重顯示控制器合三為一。例如美國(guó)Intercomp（英特康普）公司、德國(guó)GTM公司數(shù)顯稱(chēng)重板；日本2003年計(jì)量計(jì)測(cè)機(jī)器工業(yè)展覽會(huì)上，就展出了集敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)處理電路和顯示控制于一體的集成化稱(chēng)重傳感器。

    多功能化也有二種含義。一種是稱(chēng)重傳感器本身除具有檢測(cè)重量信息功能外，還有能檢測(cè)其它信息的功能，例如電子吊秤用稱(chēng)重傳感器除檢測(cè)重量信息外還能檢測(cè)加速度信息；汽車(chē)檢測(cè)臺(tái)用稱(chēng)重傳感器除檢測(cè)垂直載荷外，還能同時(shí)檢測(cè)水平載荷（即二分量稱(chēng)重傳感器）。一種是稱(chēng)重傳感器本身不僅具有重量信息檢測(cè)功能而且還兼有信號(hào)處理等其它功能，或者此種稱(chēng)重傳感器與其它功能復(fù)合產(chǎn)生出新的功能。

    智能化稱(chēng)重傳感器是近些年來(lái)的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。智能傳感器的定義在各國(guó)傳感器雜志上討論多年，直到90年代初才有了比較一致的看法：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。智能傳感器可以是集成的，也可以是分離件組裝的。數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器正是按此思路發(fā)展和應(yīng)用的，同樣有兩種結(jié)構(gòu)形式，即整體型和分離型。

    整體型是在稱(chēng)重傳感器內(nèi)部安裝有放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器芯片和溫度敏感元件等組成數(shù)字處理電路，利用微處理器已存入的軟件，實(shí)施各項(xiàng)數(shù)字補(bǔ)償工藝進(jìn)行各項(xiàng)性能調(diào)整和測(cè)試，最后采用電子束焊或激光焊進(jìn)行密封。數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器的制造工藝完全不同于模擬式稱(chēng)重傳感器，主要是兩個(gè)環(huán)節(jié)：其一彈性體貼片組成惠斯登電橋電路后，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試建立數(shù)字補(bǔ)償工藝要求的各項(xiàng)數(shù)學(xué)模型，形成便于程序化計(jì)算的公式。其二是根據(jù)數(shù)學(xué)模型編制出簡(jiǎn)單實(shí)用的補(bǔ)償計(jì)算軟件，存儲(chǔ)在微處理器芯片中進(jìn)行各項(xiàng)誤差修正和補(bǔ)償。軟件技術(shù)主要有數(shù)字濾波技術(shù)，標(biāo)度變換技術(shù)，數(shù)字調(diào)零技術(shù)，溫度補(bǔ)償技術(shù)和線(xiàn)性補(bǔ)償技術(shù)等。同時(shí)還應(yīng)解決抗射頻干擾（RFI)、電磁干擾（EMI）和閃電引起的電瞬變等過(guò)壓保護(hù)問(wèn)題。分離型是將放置在稱(chēng)重傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換等數(shù)字處理電路移至一個(gè)外部接線(xiàn)盒內(nèi)，將普通的模擬式稱(chēng)重傳感器接入數(shù)字接線(xiàn)盒后，其輸出便以數(shù)字信號(hào)傳輸給與其配套的稱(chēng)重顯示控制儀表。通常把模擬式稱(chēng)重傳感器加數(shù)字接線(xiàn)盒模式稱(chēng)為模塊化數(shù)字稱(chēng)重傳感器系統(tǒng)。模擬式稱(chēng)重傳感器基本上是手工化生產(chǎn)，人為的因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器基本上是自動(dòng)化生產(chǎn)，排除了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器具有輸出信號(hào)大，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，易實(shí)現(xiàn)智能化控制等特點(diǎn)，較廣泛的應(yīng)用于大型電子平臺(tái)秤、電子汽車(chē)衡，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電子料斗秤、電子容器秤和大死載、小活載的特殊電子秤。前者主要是看重智能稱(chēng)重傳感器系統(tǒng)，可利用軟件輸入各標(biāo)定參數(shù)實(shí)施自動(dòng)調(diào)整四角誤差和無(wú)砝碼標(biāo)定，后者則是利用智能稱(chēng)重傳感器的1000000個(gè)可用計(jì)數(shù)的高分辨率，保證小載荷范圍內(nèi)的稱(chēng)量精度，這都是模擬式稱(chēng)重傳感器根本不能實(shí)現(xiàn)的。

    隨著數(shù)字信息時(shí)代的到來(lái)，在工業(yè)過(guò)程檢測(cè)和稱(chēng)重計(jì)量與控制系統(tǒng)中，數(shù)字化電子衡器和數(shù)字稱(chēng)重系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，這就要求數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器及其相關(guān)技術(shù)、配套儀表盡快發(fā)展。我國(guó)許多稱(chēng)重傳感器企業(yè)已具備開(kāi)發(fā)整體型和分離型智能稱(chēng)重傳感器的技術(shù)基礎(chǔ)，只要增加一些投入和加強(qiáng)研究與試驗(yàn)，完全可以研制出符合要求的數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器。

5.結(jié)語(yǔ)

    20世紀(jì)90年代以來(lái)，在電子稱(chēng)重技術(shù)和工業(yè)、商業(yè)、家用電子秤快速發(fā)展的強(qiáng)力牽引下，稱(chēng)重傳感器的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)和工藝技術(shù)都有很大提高，取得了許多令人矚目的成果�？偨Y(jié)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家特別是美、德、日稱(chēng)重傳感器技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展與創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，概括起來(lái)就是設(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。為滿(mǎn)足電子稱(chēng)重技術(shù)及電子衡器產(chǎn)品的新需求和適應(yīng)電子衡器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨國(guó)際化的新形勢(shì)，稱(chēng)重傳感器正向著小型化、集成化、多功能化和智能化的方向發(fā)展。他山之石，可以攻玉。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)重傳感器技術(shù)與產(chǎn)品快速發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，是值得我國(guó)稱(chēng)重傳感器研究單位和生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)真研究和吸取的。

    近十多年來(lái)，我國(guó)稱(chēng)重傳感器技術(shù)與制造工藝也取得較大進(jìn)步，大小生產(chǎn)單位和企業(yè)共有160余個(gè)，工業(yè)與商業(yè)電子秤用稱(chēng)重傳感器年產(chǎn)量已突破300多萬(wàn)只，家用電子秤用稱(chēng)重傳感器年產(chǎn)量多達(dá)9000萬(wàn)只，可以說(shuō)是稱(chēng)重傳感器生產(chǎn)大國(guó)，但總體質(zhì)量水平與國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品相比還有較大差距。2002年國(guó)家監(jiān)督抽查7省市，16個(gè)企業(yè)，共48只稱(chēng)重傳感器，僅合格18只，合格率37.5％，國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果與稱(chēng)重傳感器生產(chǎn)大國(guó)地位極不相稱(chēng)。本文介紹工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)重傳感器技術(shù)與制造工藝的發(fā)展動(dòng)向，研究分析稱(chēng)重傳感器發(fā)展趨勢(shì)，列舉新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品以及技術(shù)與工藝的創(chuàng)新點(diǎn)，其目的就是供國(guó)內(nèi)企業(yè)分析和掌握國(guó)際情況開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新產(chǎn)品，組織大批量生產(chǎn)參考，希望能對(duì)促進(jìn)我國(guó)稱(chēng)重傳感器技術(shù)與制造工藝的進(jìn)步和產(chǎn)品總體質(zhì)量水平的提高起些作用。


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