專業(yè)的扭矩、壓力、測力傳感器制造商，為客戶提供產(chǎn)品與服務(wù);

稱重測力技術(shù)是衡器工業(yè)的核心，是自動化控制和貿(mào)易計量的重要手段，是現(xiàn)代化建設(shè)中不可或缺的技術(shù)工具。如應(yīng)用于電站、化工等企業(yè)的鍋爐燃煤系統(tǒng)，可有效利用能源．加強(qiáng)企業(yè)管理：應(yīng)用于冶金等行業(yè)的張力、軋制力的測量，能節(jié)約原材料提高產(chǎn)品質(zhì)量：用于港口、車站、機(jī)場，可加快海、陸、空運(yùn)輸?shù)挠嬃克俣龋岣咦鳂I(yè)效率，增加商貿(mào)經(jīng)濟(jì)效益，在國際貿(mào)易中，還可提高國家主權(quán)地位。本文結(jié)合我國數(shù)位資深專家的觀點(diǎn)，來分析我國衡器工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，并對其展望。

一、技術(shù)前沿

1、動態(tài)稱重是稱重領(lǐng)域的重大難題

動態(tài)稱重(Weigh in Motion．WIM)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。現(xiàn)有的機(jī)械衡器和電子衡器都離不開兩個必需條件：一是重力場：二是靜力平衡。因此將這些稱為靜態(tài)衡。實(shí)質(zhì)上物體的質(zhì)量是不能直接進(jìn)行測試，它是是基于牛頓第二定律所描述的所有的物質(zhì)慣性特性而建立的，即F=ma的特殊形式W=mg式中g(shù)為重力場的重力加速度。但在科研、生產(chǎn)中，常常需要對運(yùn)動中的物體進(jìn)行稱重．這時靜態(tài)質(zhì)量測量法和靜態(tài)電子秤就無能為力了。

為了解決稱重領(lǐng)域的這一重大難題。國外學(xué)者早在2O世紀(jì)8O年代中期就開始研究工作。并已取得階段性的成果。目前，動態(tài)稱重技術(shù)已經(jīng)有了新的進(jìn)展。對物體在運(yùn)動中進(jìn)行稱重是由稱重傳感器、稱重控制儀表等部分組成的動態(tài)稱重系統(tǒng)，嚴(yán)格來講它是一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。并沒有實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的自動控制。也就是說，它只對系統(tǒng)給出的信號值進(jìn)行數(shù)字濾波、估算等特征性的處理。所以目前的動態(tài)稱重方法主要是以信號處理為主的一種方法。實(shí)際上影響動態(tài)稱重測量值和真值之間的誤差主要取決于動態(tài)稱重時的擾動和稱重系統(tǒng)的量值傳遞函數(shù)。近年來我國動態(tài)稱重技術(shù)的發(fā)展也取得了豐碩的成果，比如通過軟件補(bǔ)償?shù)碾娮愉摻z秤、公路車輛檢測用的軸重秤、以及新型動態(tài)稱重模塊的研制等等。我們應(yīng)該不懈努力、繼續(xù)創(chuàng)新，只有這樣我們才會取得更大的收獲。

2、動態(tài)稱重中需要攻關(guān)的技術(shù)及裝備

運(yùn)動中的物體快速通過稱量設(shè)備產(chǎn)生的信號可看作是物體的靜態(tài)稱重信號與動態(tài)的物體振動信號的疊加。采用各種手段將振動的影響降低到最小是動態(tài)稱重技術(shù)的核心。為此在動態(tài)稱重領(lǐng)域必須解決如下關(guān)鍵技術(shù)及裝置。

(1)快速動態(tài)響應(yīng)的高精度稱重傳感器和高精確度快速動態(tài)稱重儀表技術(shù)及裝備：稱重傳感器技術(shù)包括動態(tài)傳感器測試以及模擬試驗(yàn)場地及裝置等。傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變式稱重傳感器，由于動態(tài)響應(yīng)較慢已跟不上高速動態(tài)稱重場合而石英晶體稱重傳感器以其頻率響應(yīng)寬、動態(tài)稱重速度快、稱重信號穩(wěn)定的特點(diǎn)尤其受到青睞在國外已有實(shí)際現(xiàn)場安裝應(yīng)用的實(shí)例。這項(xiàng)技術(shù)在我國還屬于弱項(xiàng)。稱重儀表技術(shù)包括軟件開發(fā)裝置、模擬試驗(yàn)裝置、儀表全性能測試設(shè)備、數(shù)字信號處理器(DSP)系統(tǒng)的快速動態(tài)稱重CPU結(jié)構(gòu)設(shè)計、高速動態(tài)稱重軌道衡等。

(2)高速動態(tài)稱重數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用：包括振動與自振頻率測試、頻譜分析、函數(shù)記錄、阻尼系數(shù)測試、多普勒雷達(dá)測速等。用先進(jìn)的、最新的信號處理方法—— 經(jīng)驗(yàn)?zāi)７纸夥?EMD)將稱重信號中的動態(tài)分量分離出來，從而得到反映真實(shí)軸重的穩(wěn)態(tài)值。

(3)動態(tài)稱重的測試環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件：建立動態(tài)稱重測試環(huán)境和對測試環(huán)境的有效分析是解決動態(tài)稱重技術(shù)的重要保障，它為其提供強(qiáng)有保障的技術(shù)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。模擬仿真階段我國已取得了一定成果，現(xiàn)場實(shí)施階段我們必須孤注一擲的去攻關(guān)。

3、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Network)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，通過大量低成本、資源受限的傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)備協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)某一特定任務(wù)。它是信息感知和采集技術(shù)的一場革命，是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。

傳感器網(wǎng)絡(luò)為在復(fù)雜的環(huán)境中部署大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集與處理帶來了希望。WSN在其他傳感檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)為它在稱重測力技術(shù)應(yīng)用中奠定了基礎(chǔ)。

4、多分量測力技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)

對空間任一力值矢量在擇定的三維坐標(biāo)系中最多可被分解為6個分量即3個力值分量Z、X、Y和3個力矩分量Mx、My、Mz。多分量測力技術(shù)即是指對6個分量中的至少兩個分量同時進(jìn)行測量的技術(shù)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展尤其是國防科技的不斷發(fā)展多分量測力技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣。如用于飛行器模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和直升機(jī)旋翼動力學(xué)的研究中的多分力天平、用于測量和控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的多分量力傳感器、用于汽車輪胎性能檢測的多分量測力儀、以及石油鉆探受力測量、發(fā)動機(jī)推力矢量測試等近10年發(fā)展起來的用多分量測力儀進(jìn)行測力機(jī)(材料試驗(yàn)機(jī)等)性能的檢測應(yīng)用不僅大大豐富了多分量測力儀的應(yīng)用領(lǐng)域而且很大程度上提高了多分量測力儀的設(shè)計、制造、試驗(yàn)及應(yīng)用水平。

我國衡器工業(yè)發(fā)展到今天已經(jīng)取得的突破性的進(jìn)展，隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展，擺在我們衡器工業(yè)人面前的問題也是層出不窮，除了上述外還有諸如：冶金、化工、鑄造、航天、核電等行業(yè)對高溫電子秤需求迫切；張力在線動態(tài)檢測傳感器；連鑄鋼坯定尺定重切割技術(shù)等都已擺在我們面前，要求我們?nèi)ゲ粩嚅_拓。

二、發(fā)展趨勢

1、光纖光柵稱重傳感器研究

近年來，光纖光柵傳感器已被廣泛研究和發(fā)展。由于光纖傳感器具有小尺寸、高靈敏度、抗電磁干擾和易組成準(zhǔn)分布測量等優(yōu)點(diǎn)，使其成為測量應(yīng)變、溫度、壓強(qiáng)、加速度、沖擊力等物理量的理想傳感器。滿足布喇格反射條件的光纖光柵反射波長，在外界物理場的作用下，因其柵格周期或折射率的改變而發(fā)生漂移。利用光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Gyration，F(xiàn)BG)進(jìn)行傳感，最大的優(yōu)點(diǎn)在于FBG的波長絕對編碼特性，這使得測量結(jié)

果不受光源功率的波動和系統(tǒng)損耗的影響。而且采用光纖傳感技術(shù)可以組成分布式網(wǎng)絡(luò)，符合現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

由于光纖光柵作為傳感器相對于傳統(tǒng)傳感器有以上優(yōu)勢，近期圍繞著光纖光柵應(yīng)用在稱重領(lǐng)域研究已有大量報道。已發(fā)表的研究報告中對光纖稱重傳感器研究有了實(shí)質(zhì)性的突破。

2、動態(tài)稱重和數(shù)字稱重是電子稱重技術(shù)發(fā)展的必然趨勢

其中數(shù)字稱重系統(tǒng)與模擬稱重系統(tǒng)的根本區(qū)別是：(1)模擬稱重系統(tǒng)其最底層的溯源器是標(biāo)準(zhǔn)法碼，而數(shù)字稱重系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)力源，這一特性奠定了數(shù)字電子衡器無法碼檢定的理論基礎(chǔ)，為工業(yè)稱重計量節(jié)省了大量人力物力。(2)數(shù)字稱重系統(tǒng)可對本系統(tǒng)內(nèi)的每一個稱重傳感器有識別、自檢、控制的能力，大大提高了系統(tǒng)的自動控制能力。正是數(shù)字稱重技術(shù)克服了模擬稱重系統(tǒng)固有的缺點(diǎn)，使稱重計量技術(shù)跟上現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動化、智能化的發(fā)展潮流。所以數(shù)字稱重傳感技術(shù)是現(xiàn)代稱重計量與控制系統(tǒng)工程的重要發(fā)展方向，能適應(yīng)代表現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展趨勢的現(xiàn)場總線、控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的需要。

3、電子衡器向小型化、模塊化、集成化、智能化及綜合化發(fā)展

根據(jù)國內(nèi)外市場需求可將電子衡器的發(fā)展趨勢歸納為：小型化、模塊化、集成化、智能化及綜合化。(1)小型化：電子平臺秤其結(jié)構(gòu)就體現(xiàn)了體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕的發(fā)展方向。(2)模塊化：如大型動態(tài)電子汽車衡等，秤體采用幾種等寬度的標(biāo)準(zhǔn)模塊，經(jīng)組合可形成5～28m的多種規(guī)格秤體。這種模塊化的分體式結(jié)構(gòu)提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性還降低了成本。(3)集成化：實(shí)現(xiàn)秤體與稱重傳感器、鋼軌與稱重傳感器、軌道衡秤體與鐵路線路的一體化或集成。(4)智能化：稱重顯示控制器與電子計算機(jī)相結(jié)合，利用后者的智能來增強(qiáng)前者的功能，從而使電子衡器能夠進(jìn)行推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)以及自組織等。(5)綜合化：綜合各種技術(shù)來同時解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。

三、綜述

縱觀我國衡器工業(yè)的發(fā)展史，展望我國衡器工業(yè)的發(fā)展趨勢。我們會覺得任重而道遠(yuǎn)，這對我們從事衡器工業(yè)的人提出了目標(biāo)，為我國衡器工業(yè)的相關(guān)企業(yè)提出了要求。我們必須緊跟國際技術(shù)潮流，不斷的完善和創(chuàng)新。為我國衡器工業(yè)的發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。從而使我國衡器工業(yè)技術(shù)位于世界前列。

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