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稱重測力技術是衡器工業的核心，是自動化控制和貿易計量的重要手段，是現代化建設中不可或缺的技術工具。如應用于電站、化工等企業的鍋爐燃煤系統，可有效利用能源．加強企業管理：應用于冶金等行業的張力、軋制力的測量，能節約原材料提高產品質量：用于港口、車站、機場，可加快海、陸、空運輸的計量速度，提高作業效率，增加商貿經濟效益，在國際貿易中，還可提高國家主權地位。本文結合我國數位資深專家的觀點，來分析我國衡器工業發展的現狀，并對其展望。

一、技術前沿

1、動態稱重是稱重領域的重大難題

動態稱重(Weigh in Motion．WIM)是一項復雜的技術。現有的機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衡。實質上物體的質量是不能直接進行測試，它是是基于牛頓第二定律所描述的所有的物質慣性特性而建立的，即F=ma的特殊形式W=mg式中g為重力場的重力加速度。但在科研、生產中，常常需要對運動中的物體進行稱重．這時靜態質量測量法和靜態電子秤就無能為力了。

為了解決稱重領域的這一重大難題。國外學者早在2O世紀8O年代中期就開始研究工作。并已取得階段性的成果。目前，動態稱重技術已經有了新的進展。對物體在運動中進行稱重是由稱重傳感器、稱重控制儀表等部分組成的動態稱重系統，嚴格來講它是一種數據采集系統。并沒有實現閉環的自動控制。也就是說，它只對系統給出的信號值進行數字濾波、估算等特征性的處理。所以目前的動態稱重方法主要是以信號處理為主的一種方法。實際上影響動態稱重測量值和真值之間的誤差主要取決于動態稱重時的擾動和稱重系統的量值傳遞函數。近年來我國動態稱重技術的發展也取得了豐碩的成果，比如通過軟件補償的電子鋼絲秤、公路車輛檢測用的軸重秤、以及新型動態稱重模塊的研制等等。我們應該不懈努力、繼續創新，只有這樣我們才會取得更大的收獲。

2、動態稱重中需要攻關的技術及裝備

運動中的物體快速通過稱量設備產生的信號可看作是物體的靜態稱重信號與動態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稱重技術的核心。為此在動態稱重領域必須解決如下關鍵技術及裝置。

(1)快速動態響應的高精度稱重傳感器和高精確度快速動態稱重儀表技術及裝備：稱重傳感器技術包括動態傳感器測試以及模擬試驗場地及裝置等。傳統的電阻應變式稱重傳感器，由于動態響應較慢已跟不上高速動態稱重場合而石英晶體稱重傳感器以其頻率響應寬、動態稱重速度快、稱重信號穩定的特點尤其受到青睞在國外已有實際現場安裝應用的實例。這項技術在我國還屬于弱項。稱重儀表技術包括軟件開發裝置、模擬試驗裝置、儀表全性能測試設備、數字信號處理器(DSP)系統的快速動態稱重CPU結構設計、高速動態稱重軌道衡等。

(2)高速動態稱重數據處理關鍵技術及應用：包括振動與自振頻率測試、頻譜分析、函數記錄、阻尼系數測試、多普勒雷達測速等。用先進的、最新的信號處理方法—— 經驗模分解法(EMD)將稱重信號中的動態分量分離出來，從而得到反映真實軸重的穩態值。

(3)動態稱重的測試環境和實驗條件：建立動態稱重測試環境和對測試環境的有效分析是解決動態稱重技術的重要保障，它為其提供強有保障的技術數據和分析數據。模擬仿真階段我國已取得了一定成果，現場實施階段我們必須孤注一擲的去攻關。

3、無線傳感器網絡

無線傳感器網絡WSN(Wireless Sensor Network)是一種自組織網絡，通過大量低成本、資源受限的傳感節點設備協同工作實現某一特定任務。它是信息感知和采集技術的一場革命，是21世紀最重要的技術之一。

傳感器網絡為在復雜的環境中部署大規模的網絡，進行實時數據采集與處理帶來了希望。WSN在其他傳感檢測系統中的應用已經為它在稱重測力技術應用中奠定了基礎。

4、多分量測力技術是一項新興技術

對空間任一力值矢量在擇定的三維坐標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。多分量測力技術即是指對6個分量中的至少兩個分量同時進行測量的技術。

隨著科學技術的不斷發展尤其是國防科技的不斷發展多分量測力技術的應用也越來越廣。如用于飛行器模型風洞實驗和直升機旋翼動力學的研究中的多分力天平、用于測量和控制機器人關節的多分量力傳感器、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、發動機推力矢量測試等近10年發展起來的用多分量測力儀進行測力機(材料試驗機等)性能的檢測應用不僅大大豐富了多分量測力儀的應用領域而且很大程度上提高了多分量測力儀的設計、制造、試驗及應用水平。

我國衡器工業發展到今天已經取得的突破性的進展，隨著自動化控制技術的發展，擺在我們衡器工業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、核電等行業對高溫電子秤需求迫切；張力在線動態檢測傳感器；連鑄鋼坯定尺定重切割技術等都已擺在我們面前，要求我們去不斷開拓。

二、發展趨勢

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分布測量等優點，使其成為測量應變、溫度、壓強、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生漂移。利用光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Gyration，FBG)進行傳感，最大的優點在于FBG的波長絕對編碼特性，這使得測量結

果不受光源功率的波動和系統損耗的影響。而且采用光纖傳感技術可以組成分布式網絡，符合現代智能網絡化發展。

由于光纖光柵作為傳感器相對于傳統傳感器有以上優勢，近期圍繞著光纖光柵應用在稱重領域研究已有大量報道。已發表的研究報告中對光纖稱重傳感器研究有了實質性的突破。

2、動態稱重和數字稱重是電子稱重技術發展的必然趨勢

其中數字稱重系統與模擬稱重系統的根本區別是：(1)模擬稱重系統其最底層的溯源器是標準法碼，而數字稱重系統為標準力源，這一特性奠定了數字電子衡器無法碼檢定的理論基礎，為工業稱重計量節省了大量人力物力。(2)數字稱重系統可對本系統內的每一個稱重傳感器有識別、自檢、控制的能力，大大提高了系統的自動控制能力。正是數字稱重技術克服了模擬稱重系統固有的缺點，使稱重計量技術跟上現代工業生產過程自動化、智能化的發展潮流。所以數字稱重傳感技術是現代稱重計量與控制系統工程的重要發展方向，能適應代表現代控制技術發展趨勢的現場總線、控制網絡和信息網絡技術發展的需要。

3、電子衡器向小型化、模塊化、集成化、智能化及綜合化發展

根據國內外市場需求可將電子衡器的發展趨勢歸納為：小型化、模塊化、集成化、智能化及綜合化。(1)小型化：電子平臺秤其結構就體現了體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕的發展方向。(2)模塊化：如大型動態電子汽車衡等，秤體采用幾種等寬度的標準模塊，經組合可形成5～28m的多種規格秤體。這種模塊化的分體式結構提高了產品的通用性、互換性和可靠性還降低了成本。(3)集成化：實現秤體與稱重傳感器、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相結合，利用后者的智能來增強前者的功能，從而使電子衡器能夠進行推理、判斷、自診斷、自適應以及自組織等。(5)綜合化：綜合各種技術來同時解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。

三、綜述

縱觀我國衡器工業的發展史，展望我國衡器工業的發展趨勢。我們會覺得任重而道遠，這對我們從事衡器工業的人提出了目標，為我國衡器工業的相關企業提出了要求。我們必須緊跟國際技術潮流，不斷的完善和創新。為我國衡器工業的發展奠定堅實的基礎。從而使我國衡器工業技術位于世界前列。

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