本文對我國地磅工業(yè)的現(xiàn)狀進行了分析，對未來的發(fā)展做了展望。結(jié)合我國 數(shù)位稱重測力領(lǐng)域資深專家近年來的觀點，從宏觀的角度對稱重測力技術(shù)領(lǐng)域做了全面的分 析。為我國稱重測力技術(shù)，乃至地磅工業(yè)的發(fā)展提供有力的保障。

稱重測力技術(shù)是地磅工業(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.加強企業(yè)管 理；應(yīng)用于冶金等行業(yè)的張力、乳制力的測量， 能節(jié)約原材料提高產(chǎn)品質(zhì)量；用于港口、車站、 機場，可加快海、陸、空運輸?shù)挠嬃克俣?/span>，提高 作業(yè)效率，增加商貿(mào)經(jīng)濟效益；在國際貿(mào)易中， 還可提高國家主權(quán)地位。我們要充分利用“十一 五”的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。本文結(jié)合我國數(shù)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 , 并對其進行展望。

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)是一項復(fù)雜的技術(shù)?，F(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(zhì)上物體的質(zhì)量是不能直 接進行測試的，它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為重力場的重力加速度。但在科 研、生產(chǎn)中，常常需要對運動中的物體進行稱重， 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20世紀(jì)80年代中期就開始了研究工作， 并巳取得階段性的成果。目前，動態(tài)稱重技術(shù)巳 經(jīng)有了新的進展。對物體在運動中進行稱重是由 稱重傳感器和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(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)較慢巳跟不上高速動態(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)定的特點尤其受到青睞，在國外己有 實際現(xiàn)場安裝應(yīng)用的實例。這項技術(shù)在我國還屬 于弱項。稱重儀表技術(shù)包括軟件開發(fā)裝置、模擬 試驗裝置、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、多普勒雷達測速等。用先進的、 最新的信號處理方法一經(jīng)驗?zāi)７纸夥?/span>(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(shù)的重要保障，它為其提供強有力保 障的技術(shù)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。模擬仿真階段我國巳 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(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)點設(shè)備協(xié)同工作實現(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)，為進行實時數(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)用巳經(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)洞實驗和直升機旋翼動力學(xué)研 究中的多分力天平、用于測量和控制機器人關(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(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、試驗及應(yīng) 用水平。

我國衡器工業(yè)發(fā)展到今天巳經(jīng)取得了突破性 的進展，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)等都己擺在 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，光纖光柵傳感器己被廣泛研究和發(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，使其成為 測量應(yīng)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, FBG)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(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) 域的研究巳有大量報道。巳發(fā)表的研究報告中對 光纖稱重傳感器研究有了實質(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，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.地磅向小型化、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(jié)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(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

縱觀我國地磅工業(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)，這為 我們從事衡器工業(yè)的人提出了目標(biāo)，對我國地磅工業(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)展奠定堅實的基礎(chǔ)，從而使我國地磅工業(yè)技 術(shù)位于世界前列。