应变式称重传感器技术现状与开展趋势〔三〕.docx

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1、应变式称重传感器技术现状与开展趋势三 wangsl 导语：国际上主要有两种开展途径：以美国为代表的先军工后民用 四、近年来称重传感器技术开展动向 国际上主要有两种开展途径：以美国为代表的先军工后民用，先进步后普及的途径和以日本为代表的实用化商品化，先普及后进步的途径。我国应属于后者，尽管军工部门研究应用较早，但并未转为民用，快速开展和普及还是在近20年。近几年是关键时期，急需进步我国称重传感器的总体技术、工艺和质量程度。 国际称重传感器技术的开展动向是，把称重传感器的准确度、稳定性和可靠性作为极其重要的质量指标，把制造技术和制造工艺作为核心竞争力，紧紧捉住称重传感器的特性问题、消费问题和应用问

2、题进展根底研究、工艺研究和应用研究，其研究方向和特点是： 1在产品构造设计与制造工艺中，汲取了工程化产品设计中的计算机拟实技术和虚拟技术，加快开发速度，减少开发风险；2在弹性体加工中，从单元加工技术开展到集成化加工技术；从刚性制造开展到柔性制造；从简单化经历判定开展到智能化定量分析。普遍采用柔性制造单元和柔性制造系统；3消费工艺已不是传统关念中的“作坊手艺，而是技术与治理相结合的一项系统工程。为适应多品种、大批量消费，保证产品技术性能的均一性，消费工艺必须向尽量减少手工操纵、人为控制，增加半自动化和自动化工序方向开展。例如：采用计算机控制，人机一体化工艺系统和测试技术网络化信息系统等；4与稳定

3、性和可靠性有关的稳定处理工艺在高温处理，低温深冷，脉动疲惫，超载静压等方法的根底上，又研究出振动时效、共振时效新工艺，共振10分钟，可消除绝大局部剩余应力。在上述设计与制造技术支持下，称重传感器的品种和构造又有创新，技术功能和应用范围不断扩大，主要成果有：1美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器，用于高准确度检验平台，称重平台，准确度可达5000d；2德国HBM公司研制成功C2A、C16A两种不同构造的1一100t具有“耐压外壳保护的防爆称重传感器，其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018“d级标准；3美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F60

4、X系列5一5000kg称重传感器，准确度6000d。用于湿度大，腐蚀性强的环境中，而且防水；4德国塞特内尔公司研制出以铍青铜为弹性体材料，快速称重用200型称重传感器。其特点是线性好，固有频率高，动态响应快。独创油阻尼装置与过载保护装置一体化，保证称量时速度快，工作寿命长。组装3一30kg电子平台秤，准确度可达4000d；5美国THI公司研制的1410型5一30kg铝合金称重传感器，准确度等级优于C3级，可承受离心力和机械振动，内装特制的粘性阻尼器，保证称量时有较快的稳定时间，一般低于50ms；6美国VT一BLH公司开发出新式称重模块，具有公道的组件化功能和极高的称重效率，出厂后“即插即用，可

5、自动调节位置，不受搅拌，偏心和振动影响。仅以上几例，足以代表了新产品的开发方向，表达了技术的先导性，工艺的先进性。就技术含量而言，有高准确度4000d一6000d称重传感器制造技术；大气压力补偿技术；用于快速、动态测量称重传感器的粘性阻尼器快速稳定技术；隔爆型耐压外壳的设计与制造技术；组件化新式模块设计技术等。五、称重传感器技术的开展趋势应变式称重传感器的开展趋势，可用“四化来概括，即设计技术虚拟化，制造技术柔性化，消费工艺网络化，企业治理信息化。设计技术虚拟化：包括弹性体构造设计的拟实技术和工艺设计的虚拟技术。构造设计的拟实技术：是指面向弹性体的构造和性能分析技术，包括动态仿真、动力学分析、

6、强度和刚度有限单元法计算、敏感区应变大小与分布等，以到达优化设计的目的。工艺设计的虚拟技术：是指面向弹性体消费经过的模拟和试验，检验弹性体的可加工性，加工方法和工艺的公道性，保证制造工艺最正确化。设计技术虚拟化的核心是有限单元计算和计算机动态仿真。通过仿真软件来模拟真实受载情况，发现并及时处理设计和工艺缺陷或者错误，以确保构造设计和消费工艺的公道性。制造技术柔性化：是指在多品种、大批量消费的弹性体加工中，纳入先进的制造技术：柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS和计算机集成制造系统。它是计算机技术、信息技术、自动控制技术等与传统的制造技术相结合形成的全新的制造系统。消费工艺网络化：是指在消费工

7、艺全经过中，通过通讯线路和设备把各消费工序具有独立操纵和控制功能的计算机系统互相连接起来，在网络软件治理下，实现信息的采集、存储和处理。与传统的“作坊手艺消费工艺相比，大大的减少了手工操纵，最大限度的排除了人为因素对产品质量的影响。企业治理信息化：是指按计算机处理的要求，根据构造化系统分析和设计方法，建立企业信息系统，实现企业治理全面当代化。包括CAD、CAM系统，消费治理系统，商务决策系统和经营治理系统等。 为适应电子称重技术从静态称重向动态称重开展；计量方法从模拟测量向数字测量开展；测量特点从单参数测量向多参数测量开展，以及电子衡器对称重传感器的新要求，以下课题将是今后一个时期的研发重点：

8、 快速、低速动态和动态称重传感器及其阻尼技术；多功能、多分量称重传感器及其测试方法；微小和超大量程称重传感器；防爆、耐压、耐腐蚀等称重传感器；偏心载荷测量及车载秤用称重传感器；大阻值低功耗高精度电阻应变计研制等。 分析近年来电子衡器对称重传感器的新要求，不难得出小型化，集成化，多功能化和智能化将是称重传感器的重要特点和开展趋势。 小型化：是指称重传感器总体构造体积小、高度低、重量轻，即小、薄、轻。例如：30t、60t弯曲环式构造，其外形尺寸分别为外径120mm和150mm，高度只有50mm和60mm。 集成化：有构造集成和功能集成两种形式。构造集成是指弹性体与秤体合二为一的新型构造，例如：称重

9、板、称重轨、称重钩、称重环等。功能集成是指将重量信息收集、放大、变换、传输、处理和显示都集于一体的称重传感器，例如：将敏感元件弹性体、转换元件电阻应变计、信号处理电路和称重显示控制都集于一体的轮辐式称重传感器，其数字显示位置就在传统轮辐式称重传感器的接线盒处，通常称为轮辐式称重仪。 多功能化：是指称重传感器本身除具有检测重量信息的功能外，还能同时检测其它信息。例如：电子吊秤用称重传感器在检测重量信息的同时还可检测加速度信息；汽车检测平台用称重传感器，可同时检测垂直方向的重量信息和程度方向的侧向载荷，即多分力测量。 智能化：是由于模拟式称重传感器输出信号小，抗干扰才能差，传输间隔 短，称重显示控

10、制仪复杂，组秤调试周期长，根本不适应数字式智能电子衡器的开展。称重传感器的智能化就是研制新型数字式智能称重传感器。有两种构造：整体型逐一在称重传感器内部增加放大、滤波、A/D转换器、微处理器、温度传感器等数字处理电路，利用数字补偿技术与工艺实现各项补偿。别离型一将整体型数字式智能称重传感器内的数字电路置于外部接线盒内，称为数字模盒。将普通模拟式称重传感器接入数字模盒，就可变模拟输出为数字输出，通常将其称为别离型数字称重传感器系统。 数字式智能称重传感用具有如下特点：1输出信号大，抗干扰才能强，传输间隔 远，信噪比高；2通过数字补偿电路和数字补偿工艺，可进展线性、滞后、蠕变等补偿，改善了性能；3

11、输出信号规格化；4内装温度传感器，通过补偿软件可进展实时温度补偿，稳定性好；5各数字式智能称重传感器的地址可调，便于应用与互换。 什么是智能传感器，在各国相关杂志上讨论多年，20世纪90年代中期才有比拟一致的看法：把凡具有一种或者多种敏感功能，可以完成信号探测和处理、逻辑判定、双向通讯、自检、自校、自补偿、自诊断和计算等全部或者局部功能的器件叫做智能传感器。它可以是集成的，也可以是别离件组装的。数字式智能称重传感器完全符合此定义。今后一个时期，智能化数字补偿技术和工艺还需进一步完善和进步。 最后希望我国称重传感器行业，尽快完毕疯狂的价格大战，施行“质量竞争战略和21世纪的“创新竞争战略，以制造技术和制造工艺为打破口，迅速进步我国称重传感器的总体质量程度和信誉度，培养叫得响，用得好，站得住的名牌产品，尽快融入国际市场，介入国际竞争。