電子衡器稱重技術(shù)是現(xiàn)代稱重計(jì)量和控制系統(tǒng)工程的重要基礎(chǔ)之一，自50年代中期電子技術(shù)滲入到衡器的輔助測(cè)量裝置，60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的不斷改進(jìn)與完善，從初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字化智能型：由于它具有稱量準(zhǔn)確、快速，讀數(shù)方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，便于與電子計(jì)算機(jī)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)量與過(guò)程控制自動(dòng)化等特點(diǎn)，在工商貿(mào)易、能源交通、冶金礦山、輕工食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天等部門得到了廣泛的應(yīng)用。本文重點(diǎn)介紹了動(dòng)態(tài)質(zhì)量測(cè)量、稱重傳感器、稱重顯示控制器和電子衡器的發(fā)展。提出中國(guó)電子衡器稱重技術(shù)在重研究與設(shè)計(jì)的同時(shí)，更要重視工藝和管理。
近年來(lái)，中國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都有了較大提高。其中，動(dòng)態(tài)電子軌道衡、電子汽車衡、電子地上衡、電子皮帶秤、電子計(jì)價(jià)秤、中小容量的電子吊秤等，已接近工業(yè)發(fā)達(dá)同類產(chǎn)品的水平。就電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的研究與開發(fā)而言，我們?cè)诨A(chǔ)理論研究和產(chǎn)品的品種、功能、穩(wěn)定性和可靠性等方面與發(fā)達(dá)相比還存在較大的差距。特別是在自動(dòng):衡器中的電子定量包裝秤、電子配料秤、重量口分選秤等技術(shù)含量高的產(chǎn)品，我們的差距就更大些。為此，了解電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解電子稱重領(lǐng)域的新技術(shù)、新材料、新工藝，對(duì)制訂規(guī)劃，開發(fā)新產(chǎn)品，提高企業(yè)的技術(shù)水平、工藝水平和管理水平，具有一定的指導(dǎo)作用。
1、動(dòng)態(tài)質(zhì)量測(cè)量及其應(yīng)用將有新發(fā)展
電子衡器技術(shù)的任務(wù)實(shí)質(zhì)上是測(cè)量物體的質(zhì)量，質(zhì)量的測(cè)量都是通過(guò)物體在重力場(chǎng)下的重力測(cè)量而求得的。
在世界各國(guó)常用的衡器中，利用杠桿原理的各種秤或測(cè)力機(jī)，利用彈性元件的恢復(fù)力(彈力)與被測(cè)物體的重力達(dá)到平衡來(lái)測(cè)量質(zhì)量的秤，這些秤稱為靜態(tài)秤，所用的方法稱為靜態(tài)秤重法。
在科研生產(chǎn)中，常常遇到運(yùn)動(dòng)中的物體需要稱重，或在外界有振動(dòng)源干擾的條件下需要稱重，這時(shí)靜態(tài)秤就無(wú)能為力了。近些年來(lái)，日本、美國(guó)的一些學(xué)者為從根本上解決這一問(wèn)題，以便能在運(yùn)動(dòng)中和有振動(dòng)源干擾的條件下進(jìn)行稱重，開展了許多研究工作。日本大阪府立大學(xué)小野敏郎教授提出的動(dòng)態(tài)稱重法和研制的“位移—速度”型動(dòng)態(tài)質(zhì)量測(cè)量裝置。其基本構(gòu)想就是用工程動(dòng)力學(xué)來(lái)代替工程靜力學(xué)解決質(zhì)量測(cè)量問(wèn)題。根據(jù)牛頓第二定律F = ma及它的特殊形式W=mg可知，只要測(cè)得力F和加速度a，而不必考慮a是什么樣的加速度，都可以求得質(zhì)量m的大小，這是一個(gè)不受被測(cè)物體是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)以及重力場(chǎng)大小影響的質(zhì)量測(cè)量方法，這就是動(dòng)態(tài)稱重法的基本原理。
我國(guó)也應(yīng)開展動(dòng)態(tài)質(zhì)量測(cè)量理論和應(yīng)用的研究，開發(fā)出適合我國(guó)市場(chǎng)需求的動(dòng)態(tài)電子秤及動(dòng)態(tài)電子稱重系統(tǒng)。
2、稱重傳感器的發(fā)展動(dòng)向
我國(guó)“九五”期間傳感器科技攻關(guān)的總體思路是:圍繞一個(gè)目標(biāo)一提高傳感器技術(shù)水平、可靠性水平和產(chǎn)業(yè)化程度;實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)變一向提高企業(yè)技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)變，向提高市場(chǎng)占有率轉(zhuǎn)變;加強(qiáng)三個(gè)結(jié)合一共性關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，典型品種開發(fā)與產(chǎn)品系列化相結(jié)合，研究開發(fā)與工程化相結(jié)合。同時(shí)，把工程化研究、開發(fā)新產(chǎn)品和研究共性技術(shù)列為傳感器的科技攻關(guān)方向。進(jìn)人90年代以來(lái)，由于微電子技術(shù)、微機(jī)械加工技術(shù)的飛速發(fā)展，使得敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)了一體化，并以此為基礎(chǔ)研制出了具有復(fù)合敏感功能、自檢自校自診斷功能、自補(bǔ)償和計(jì)算等功能的傳感器。專家們認(rèn)為，傳感器的發(fā)展動(dòng)向?yàn)樾⌒突苫?、智能化和多維化。盡管這些發(fā)展不完全適合應(yīng)變式稱重傳感器，但對(duì)我們研發(fā)新產(chǎn)品，特別是數(shù)字式智能稱重傳感器具有一定的指導(dǎo)作用。
3、稱重顯示控制器的發(fā)展動(dòng)向
稱重顯示控制器是電子衡器的重要基礎(chǔ)部件，它直接影響電子衡器及電子稱重系統(tǒng)的功能和性能，反映了稱重計(jì)量的技術(shù)水平。近年來(lái)，隨著稱重計(jì)量自動(dòng)化水平的提高，對(duì)稱重顯示控制器提了一些新的要求，國(guó)內(nèi)外有代表性的稱重顯示控制器生產(chǎn)廠家，緊緊抓住功能、性能、抗干擾能力進(jìn)行研究和攻關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)小漂移、高穩(wěn)定，多采用低漂移、高增益放大器、高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器或快速高精度的二一△型A/D轉(zhuǎn)換器，單片微型機(jī)，電可擦只讀存儲(chǔ)器等。一般零點(diǎn)漂移為0. 1一0.2μV/℃，增移漂移為(8~15) x10-6/℃。為了提高穩(wěn)定性和可靠性，除采用集成度高的器件，盡量減少硬件，將大量軟件存儲(chǔ)在少量的芯片上，并對(duì)元器件進(jìn)行應(yīng)力篩選，采用印刷電路板表面安裝新技術(shù)外，還加強(qiáng)了整機(jī)的抗輻射電場(chǎng)、磁場(chǎng)等干擾試驗(yàn)和人工老化試驗(yàn)?？梢哉f(shuō)稱重顯示控制器是基于稱重計(jì)量自動(dòng)化和電子衡器快速發(fā)展的促進(jìn)和牽引，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的。
近年來(lái)，不僅僅要求稱重計(jì)量系統(tǒng)提供重量信息，而且還要求能提供許多附加的信息，包括設(shè)備自身及過(guò)程的診斷信息，管理信息等，通常把這些信息稱為非控制信息。
在稱重計(jì)量控制領(lǐng)域，控制信息與非控制信息的比例將會(huì)發(fā)生較大的變化，非控制信息的比重將會(huì)大幅度提高?？梢灶A(yù)計(jì)，具備雙向數(shù)字通信，自診斷能力和反映設(shè)備本身特性的數(shù)據(jù)庫(kù)等 “智能化”功能的稱重顯示控制儀表將有較好的發(fā)展前景，今后幾年對(duì)稱重顯示控制器的要求主要有下述幾方面。
a.小型化，而不減少功能
小型或微型稱重顯示儀表，主要用于如可移動(dòng)定量小包裝秤，叉車秤、車載秤;也可用作大型稱重系統(tǒng)中與電子計(jì)算機(jī)配套的部件。
b.功能較多，且接口豐富
除一般應(yīng)具備的功能外，還要有量程自動(dòng)校準(zhǔn)，開機(jī)自檢和故障診斷等功能。為了便于與計(jì)算機(jī)通信，應(yīng)配有各種輸出接口供選用。
c.開發(fā)觸摸式液晶顯示屏，取代數(shù)碼顯示和按鍵，所有操作均在文字提示下直接在顯示屏上進(jìn)行。配上一套語(yǔ)言，供用戶現(xiàn)場(chǎng)編程，設(shè)一些空白鍵，由用戶編程定義。
d.稱重技術(shù)性能向高速度、高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性方向發(fā)展。
次的稱重顯示控制器的性能可達(dá)到:非線性優(yōu)于0.01%，靈敏度優(yōu)于0. 2 A/d，A/D轉(zhuǎn)換的內(nèi)碼可達(dá)106，A/D轉(zhuǎn)換速度一般為10一30次/s，用于動(dòng)態(tài)測(cè)量可達(dá)500次//s。采用差分輸人電路，提高抗共模干擾的能力。
e.加強(qiáng)對(duì)具有功能的稱重顯示控制器的研究與開發(fā)
在提高準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，確保顯示功能和控制功能的同時(shí)，有些商用稱重儀表應(yīng)增加確保稱重計(jì)量性能、維護(hù)消費(fèi)者利益的功能。諸如:起始零的設(shè)定、動(dòng)態(tài)的判別、防止作弊、互鎖禁止、超差報(bào)警等功能。
此外經(jīng)濟(jì)型、型、防濕防水型、本安、增安防爆型稱重儀表等都有較好的發(fā)展前景。
在功能上，向著多功能，功能、接口豐富便于與計(jì)算機(jī)通信等方向發(fā)展;在品種上，型稱重儀表，動(dòng)態(tài)稱重儀表、自動(dòng)在線稱重儀表、稱重計(jì)算機(jī)及其配套儀表等將有較大發(fā)展。在結(jié)構(gòu)上，向著多樣化(壁掛式、嵌人式等)小型化(體積小、重量輕)方向發(fā)展。
4、電子衡器的發(fā)展趨勢(shì)
電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子秤到大型的電子稱重系統(tǒng)，從單純的稱重、計(jì)價(jià)到生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)測(cè)量控制單元，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大。由于電子衡器既涉及到國(guó)內(nèi)外貿(mào)易結(jié)算又涉及到廣大消費(fèi)者的利益，所以它是強(qiáng)制管理的法制計(jì)量器具，世界各國(guó)都十分重視電子衡器稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的研究、開發(fā)和應(yīng)用。
5、結(jié)束語(yǔ)
在近國(guó)際衡器界的一些交往中，專家們較普遍認(rèn)為未來(lái)的衡器市場(chǎng)在亞洲、在中國(guó)， 21世紀(jì)世界的衡器市場(chǎng)在中國(guó)，這對(duì)我國(guó)衡器企業(yè)的發(fā)展將是一個(gè)的機(jī)遇。我們衡器企業(yè)應(yīng)該抓住這一大好時(shí)機(jī)，推進(jìn)配套改革，增加技術(shù)投入，加強(qiáng)企業(yè)管理，開拓市場(chǎng)。以提高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口，主要解決電子衡器中的工程化產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝，質(zhì)量保證，可靠性考核等規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力，使我國(guó)的民族衡器工業(yè)走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道，迎接21世紀(jì)電子稱重技術(shù)及電子衡器工業(yè)的大發(fā)展年代。
