我國稱重傳感器技術(shù)的近幾年發(fā)展趨勢
稱重傳感器的發(fā)展趨勢,可用“四化”來概括,即設(shè)計技術(shù)虛擬化,制造技術(shù)柔性化,生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡(luò)化,企業(yè)管理信息化。
設(shè)計技術(shù)虛擬化:包括彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計的擬實技術(shù)和工藝設(shè)計的虛擬技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的擬實技術(shù):是指面向彈性體的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù),包括動態(tài)仿真、動力學分析、強度和剛度有限單元法計算、敏感區(qū)應(yīng)變大小與分布等,以達到優(yōu)化設(shè)計的目的。
工藝設(shè)計的虛擬技術(shù):是指面向彈性體生產(chǎn)過程的模擬和試驗,檢驗彈性體的可加工性,加工方法和工藝的合理性,保證制造工藝最佳化。
設(shè)計技術(shù)虛擬化的核心是有限單元計算和計算機動態(tài)仿真。通過仿真軟件來模擬真實受載情況,發(fā)現(xiàn)并及時處理設(shè)計和工藝缺陷或錯誤,以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)工藝的合理性。
制造技術(shù)柔性化:是指在多品種、大批量生產(chǎn)的彈性體加工中,納入先進的制造技術(shù):柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計算機集成制造系統(tǒng)。它是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)等與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合形成的全新的制造系統(tǒng)。
生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡(luò)化:是指在生產(chǎn)工藝全過程中,通過通訊線路和設(shè)備把各生產(chǎn)工序具有獨立操作和控制功能的計算機系統(tǒng)相互連接起來,在網(wǎng)絡(luò)軟件管理下,實現(xiàn)信息的收集、存儲和處理。與傳統(tǒng)的“作坊手藝”生產(chǎn)工藝相比,大大的減少了手工操作,最大限度的排除了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
企業(yè)管理信息化:是指按計算機處理的要求,依據(jù)結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析和設(shè)計方法,建立企業(yè)信息系統(tǒng),實現(xiàn)企業(yè)管理全面現(xiàn)代化。包括CAD、CAM系統(tǒng),生產(chǎn)管理系統(tǒng),商務(wù)決策系統(tǒng)和經(jīng)營管理系統(tǒng)等。
為適應(yīng)電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展;計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展;測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展,以及電子衡器對稱重傳感器的新要求,以下課題將是今后一個時期的研發(fā)重點:
快速、低速動態(tài)和動態(tài)稱重傳感器及其阻尼技術(shù);
多功能、多分量稱重傳感器及其測試方法;
微小和超大量程稱重傳感器;
防爆、耐壓、耐腐蝕等稱重傳感器;
偏心載荷測量及車載秤用稱重傳感器;
大阻值低功耗高精度電阻應(yīng)變計研制等。
分析近年來電子衡器對稱重傳感器的新要求,不難得出小型化,集成化,多功能化和智能化將是稱重傳感器的重要特點和發(fā)展趨勢。
小型化:是指稱重傳感器總體結(jié)構(gòu)體積小、高度低、重量輕,即小、薄、輕。例如:30t、60t彎曲環(huán)式結(jié)構(gòu),其外形尺寸分別為外徑120mm和150mm,高度只有50mm和60mm。
集成化:有結(jié)構(gòu)集成和功能集成兩種形式。結(jié)構(gòu)集成是指彈性體與秤體合二為一的新型結(jié)構(gòu),例如:稱重板、稱重軌、稱重鉤、稱重環(huán)等。功能集成是指將重量信息采集、放大、變換、傳輸、處理和顯示都集于一體的稱重傳感器,例如:將敏感元件(彈性體)、轉(zhuǎn)換元件(電阻應(yīng)變計)、信號處理電路和稱重顯示控制都集于一體的輪輻式稱重傳感器,其數(shù)字顯示位置就在傳統(tǒng)輪輻式稱重傳感器的接線盒處,通常稱為輪輻式稱重儀。
多功能化:是指稱重傳感器本身除具有檢測重量信息的功能外,還能同時檢測其它信息。例如:電子吊秤用稱重傳感器在檢測重量信息的同時還可檢測加速度信息;汽車檢測平臺用稱重傳感器,可同時檢測垂直方向的重量信息和水平方向的側(cè)向載荷,即多分力測量。
智能化:是由于模擬式稱重傳感器輸出信號小,抗干擾能力差,傳輸距離短,稱重顯示控制儀復雜,組秤調(diào)試周期長,根本不適應(yīng)數(shù)字式智能電子衡器的發(fā)展。稱重傳感器的智能化就是研制新型數(shù)字式智能稱重傳感器。有兩種結(jié)構(gòu):整體型一一在稱重傳感器內(nèi)部增加放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、溫度傳感器等數(shù)字處理電路,利用數(shù)字補償技術(shù)與工藝實現(xiàn)各項補償。分離型一——將整體型數(shù)字式智能稱重傳感器內(nèi)的數(shù)字電路置于外部接線盒內(nèi),稱為數(shù)字模盒。將普通模擬式稱重傳感器接入數(shù)字模盒,就可變模擬輸出為數(shù)字輸出,通常將其稱為分離型數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)。
數(shù)字式智能稱重傳感器具有如下特點:
(1)輸出信號大,抗干擾能力強,傳輸距離遠,信噪比高;
(2)通過數(shù)字補償電路和數(shù)字補償工藝,可進行線性、滯后、蠕變等補償,改善了性能;
(3)輸出信號規(guī)格化;
(4)內(nèi)裝溫度傳感器,通過補償軟件可進行實時溫度補償,穩(wěn)定性好;
(5)各數(shù)字式智能稱重傳感器的地址可調(diào),便于應(yīng)用與互換。
什么是智能傳感器,在各國相關(guān)雜志上討論多年,20世紀90年代中期才有比較一致的看法:把凡具有一種或多種敏感功能,能夠完成信號探測和處理、邏輯判斷、雙向通訊、自檢、自校、自補償、自診斷和計算等全部或部分功能的器件叫做智能傳感器。它可以是集成的,也可以是分離件組裝的。數(shù)字式智能稱重傳感器完全符合此定義。今后一個時期,智能化數(shù)字補償技術(shù)和工藝還需進一步完善和提高。
最后希望我國稱重傳感器行業(yè),盡快結(jié)束瘋狂的價格大戰(zhàn),實施“質(zhì)量競爭戰(zhàn)略”和21世紀的“創(chuàng)新競爭戰(zhàn)略”,以制造技術(shù)和制造工藝為突破口,迅速提高我國稱重傳感器的總體質(zhì)量水平和信譽度,培養(yǎng)叫得響,用得好,站得住的名牌產(chǎn)品,盡快融入國際市場,參與國際競爭。