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稱重測力技術是衡器工業(yè)的核心，是自動化控制和貿易計量的重要手段，是現(xiàn)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(yè)的鍋爐燃煤系統(tǒng)，可有效利用能源．加強企業(yè)管理：應用于冶金等行業(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(yè)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(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，并對其展望。

一、技術前沿

1、動態(tài)稱重是稱重領域的重大難題

動態(tài)稱重(Weigh in Motion．WIM)是一項復雜的技術。現(xiàn)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(tài)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(tài)質量測量法和靜態(tài)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(tài)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(tài)稱重系統(tǒng)，嚴格來講它是一種數據采集系統(tǒng)。并沒有實現(xiàn)閉環(huán)的自動控制。也就是說，它只對系統(tǒng)給出的信號值進行數字濾波、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。近年來我國動態(tài)稱重技術的發(fā)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(tài)稱重模塊的研制等等。我們應該不懈努力、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(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)稱重技術的核心。為此在動態(tài)稱重領域必須解決如下關鍵技術及裝置。

(1)快速動態(tài)響應的高精度稱重傳感器和高精確度快速動態(tài)稱重儀表技術及裝備：稱重傳感器技術包括動態(tài)傳感器測試以及模擬試驗場地及裝置等。傳統(tǒng)的電阻應變式稱重傳感器，由于動態(tài)響應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寬、動態(tài)稱重速度快、稱重信號穩(wěn)定的特點尤其受到青睞在國外已有實際現(xiàn)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(fā)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(tǒng)的快速動態(tài)稱重CPU結構設計、高速動態(tài)稱重軌道衡等。

(2)高速動態(tài)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(tài)分量分離出來，從而得到反映真實軸重的穩(wěn)態(tài)值。

(3)動態(tài)稱重的測試環(huán)境和實驗條件：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(xiàn)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(jié)點設備協(xié)同工作實現(xiàn)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(huán)境中部署大規(guī)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(tǒng)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(fā)展尤其是國防科技的不斷發(fā)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(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)動機推力矢量測試等近10年發(fā)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(yè)發(fā)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(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等都已擺在我們面前，要求我們去不斷開拓。

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分布測量等優(yōu)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(fā)生漂移。利用光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Gyration，F(xiàn)BG)進行傳感，最大的優(yōu)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(tǒng)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(xiàn)代智能網絡化發(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用在稱重領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質性的突破。

2、動態(tài)稱重和數字稱重是電子稱重技術發(fā)展的必然趨勢

其中數字稱重系統(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準法碼，而數字稱重系統(tǒng)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(yè)稱重計量節(jié)省了大量人力物力。(2)數字稱重系統(tǒng)可對本系統(tǒng)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(tǒng)的自動控制能力。正是數字稱重技術克服了模擬稱重系統(tǒng)固有的缺點，使稱重計量技術跟上現(xiàn)代工業(yè)生產過程自動化、智能化的發(fā)展潮流。所以數字稱重傳感技術是現(xiàn)代稱重計量與控制系統(tǒng)工程的重要發(fā)展方向，能適應代表現(xiàn)代控制技術發(fā)展趨勢的現(xiàn)場總線、控制網絡和信息網絡技術發(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

根據國內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：電子平臺秤其結構就體現(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準模塊，經組合可形成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(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(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，這對我們從事衡器工業(yè)的人提出了目標，為我國衡器工業(yè)的相關企業(yè)提出了要求。我們必須緊跟國際技術潮流，不斷的完善和創(chuàng)新。為我國衡器工業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎。從而使我國衡器工業(yè)技術位于世界前列。

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