毕业设计（论文）-汽车动态称重系统的研究.doc

毕业设计（论文）任务书专业 班级 姓名 一、课题名称：汽车动态称重系统的研究 二、课题应达到的要求：动态称量精度：OIMLIII级 车辆匀速通过秤台时，可以满足05Km/h小于土1%、520Km/h小于土2%、2030Km/h小于土5%的动态称量要求 额定轴称量范围：0.530t 称重传感器及轮胎识别传感器防护等级：IP68 三.主要工作内容：汽车动态称重系统构成及工作原理的研究。了解其发展历史和发展前景。对其重要组成部分传感器的原理和技术要求的的研究。 四、主要参考文献：王庆河，王庆山.数据处理中的几种常用数字滤波算法J. 计量技术J2003NO.4 佘勃，张西良.混合式定量加料过程的模糊控制J 包装工程 JNO.6.2003 田社平.采用数字滤波技术得数据采集误差分析 计量技术 J 1994 NO. 5 任克强，刘晖.微机控制系统的数字滤波算法 现代电子技术J 2003年第3期 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目汽车动态称重系统的研究一、选题的背景和意义： 国际上许多国家的公路车辆在运输货物时，普遍存在着超重现象，而且超重车辆占相当高的比例。据调查，德国超重车辆达50%；美国40%-60%的大型载货汽车超重。近年来，我国公路超重运输现象也十分普遍和严重，货运部门通过改装车身、后桥和轮胎来大幅度提高货车的装载能力，使运输效率和经济效益得到很大的提高，但是这会带来一系列不利的影响。其中造成路面损坏和交通事故最为严重，因此，为了对超载车辆进行严格管理，确保公路、桥梁的安全使用，对路面行使车辆的载重监测具有重要意义。二、课题研究的主要内容：1、研究汽车动态称量系统的构成及工作原理2、研究汽车动态称量系统的技术水平及特点3、研究汽车动态系统的重要组成部分传感器（包括研究传感器的发展过程，国外传感器的发展技术现状以及快速发展的原因，我国传感器的发展现状以及与国外的技术差距，传感器的发展趋势，等等。）三、主要研究（设计）方法论述：结合实际生活中系统的应用,查找资料, 以文字论述的方法为主，同时理论与实践相结合；从设计观点出发论述各项性能指标和设计参数之间的关系。力求以多种多样的形式详尽的表述知识点。1、资料的方法研究技术水平特点，以及传感器的发展史，国外传感器的技术发展特点等等。2、以实践的方法研究承重系统的机构构成及工作原理。3、以论述的方法论述各项性能指标和设计参数之间的关系。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容2009-08-032009-08-05查阅相关图书资料，并做好有关记录。同时在网上搜寻相关信息，下载有用的资料2009-08-032009-08-04利用搜集的资料和记录的笔记，拟写毕业论文的相关内容提纲2009-08-052009-08-09拟写“汽车动态称重系统的研究”的相关内容2009-08-102009-08-14进一步翔实论文内容。2009-08-152009-08-20提交初步完成的毕业设计，在指导老师的帮助下进行修改，进一步完善初稿。2009-08-212009-08-30详实相关论点、论据，积极准备毕业设计的答辩五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日汽车动态称重系统的研究目录摘要1Abstract2第一章 绪论3第二章 汽车动态称重系统的构成及工作原理42.1 系统构成42.2 系统工作原理4第三章 汽车动态称重系统的技术水平及特点53.1 技术水平53.2 技术特点53.2.1称重子系统53.2.2 光幕车辆分离子系统53.2.3 轮胎识别子系统63.2.4 施工及安防6第四章 传感器称重系统的总要组成部分74.1称重传感器的发展过程74.2国外称重传感器技术现状及快速发展原因94.3 我国称重传感器技术现状及主要差距114.4 近年来称重传感器技术发展动向134.5 称重传感器技术的发展趋势14第五章 结论与展望175.1结论175.2展望17答 谢 辞18参考文献19汽车动态称重系统的研究摘要系统主要由动态轴重秤台、红外车辆分离器、轮胎识别检测器.收尾地感线圈、室外信号控制柜及相关通讯软件等组成。动态称重系统作为计重收费的车重称量设备通常安装在高速公路及等级公路的收费站，工作环节恶劣，车流量大，因此对其称量精度、稳定性、质量可靠性、长寿命、故障自诊断能力、可维护性等都有很高的要求。系统能够检测车辆速度车型、加速度、车流量、轴重轴距、轮距总重等参数。有效、合理地治理运输车辆的超载超限，维护国家财产和人民生命的安全。关键词:汽车，动态称重，称重传感器，称量精度。Research of Automotive WIM SystemAbstractThe system mainly by the dynamic axis heavy weighing platform, the infrared vehicles separator, the tire distinguishes the detector. Conclusion feeling coil, outdoor signal controlcubicle and compositions and so on correlation communication software. The dynamic name heavy systematic achievement counts the heavy charge the vehicle heavy weighing equipment usually to install in the highway and the rank road toll station，The work link is bad, the traffic flow magnitude is big, therefore to its weighing precision, stability, quality reliability, long life, breakdown from the diagnosis ability, maintainable and so on all has the very high request. The system can examine the vehicles speed. The vehicle type, the acceleration, the traffic flow magnitude, the axis are heavy. Spread of axies, gauge. Parameters and so on gross weight. Effective, governs the carrier vehicle the overload ultra to limit reasonably, maintains the state property and the peoples life security.Key words: The automobile, the dynamic name is heavy, calls the heavy sensor, the weighing precision.第一章 绪论 当前，我国公路货物运输量急剧增加，并且车辆超载超限现象极为普遍。车辆的超载超限导致了公路运输市场的恶性竞争，使公路、桥梁及其附属设施遭到严重破坏，并且引发的交通事故也日益增多。为有效、合理地治理运输车辆的超载超限，维护国家财产和人民生命的安全，一些超载超限严重的省份都已运用市场经济杠杆计重收费来治超，规范运输市场。为保证公路的使用性能、车辆和乘员的安全，对于进入公路行驶的车辆进行轴重和总质量的超限进行合理的控制是必要的。因此对车辆的称量技术近年来得到重视和发展。常把车辆质量的称量分为静态和动态两种方式，由于公路管理主要是针对进入公路行使的车辆，因此应采取动态称重的方式进行监测管理。第二章 汽车动态称重系统的构成及工作原理2.1 系统构成汽车动态称重系统用于计重收费，检测车辆的超载超限。系统主要由动态轴重秤台、红外车辆分离器、轮胎识别检测器、收尾地感线圈、室外信号控制柜及相关通讯软件等组成。2.2 系统工作原理车辆匀速驶入称重区，车轮压上秤台，当称重控制器仪表接收到来自秤台的重量数据超过一定阀值时，系统自动进入动态称重状态。车辆进入秤台后，在重力作用下，通过秤台力学结构使称重传感器弹性体产生形变，打破了粘贴于弹性体上的应变计电桥阻抗的平衡，输出与重量数值成比例的电信号，经称重仪表的放大器，A/D转换器等电路将模拟信号转换为数字信号，再由微处理机(CPU)对重量信号进行处理，而后直接显示出重量等数据。理论上，被称重的物体在发生平移时，支撑点处受到的作用力不随位移改变而变化，即支撑点处受到作用力(Fl、F2、F3Fn)不随物体平移而变化。对于一辆经过称重系统的汽车，其车轮可以认为是物体的支撑点，每个车轴所称重的数据的代数和就是该车的总重量(Q)，即：Q=Fl+F2+F3+Fn(Q为车辆总重量)。称重控制器仪表检测出各轴的轴重、轴型(单/双/三联轴)及车速后，轮胎识别器检测出轮型(单/双轮)，当车辆尾部通过光幕后，光幕发出收尾信息，仪表将这些数据和信息进行汇总、编译，并实时将轴重、总重、车速、轴型等数据传送给收费系统计算机。当光幕发生故障时，系统可以临时启用收尾线圈完成分车功能。计算机收到仪表上传的信息后，由上位收费软件自动计算出轴超载量、总重超载量及相关内容(根据收费站执行的公路管理相关条例)，最后打印出票据。第三章 汽车动态称重系统的技术水平及特点3.1 技术水平汽车动态称重系统作为计重收费的车重称量设备通常安装在高速公路及等级公路的收费站，工作环节恶劣，车流量大，因此对其称量精度、稳定性、质量可靠性、长寿命、故障自诊断能力、可维护性等都有很高的要求。为保证能够满足这些要求，必须将设计、生产、工艺、施工、检定、维护、质量控制等环节统一起来，作为一个系统工程来考虑。动态称量精度：OIMLIII级；车辆匀速通过秤台时，可以满足05Km/h小于土1%、520Km/h小于土2%、2030Km/h小于土5%的动态称量要求；额定轴称量范围：0.530t；安全过载：200%，极限载荷：400%；称重传感器及轮胎识别传感器防护等级：IP68；完成满载(30t)疲劳寿命试验：300万次；可加热光幕，防凝露、结霜；智能自动报称台、光幕、轮胎识别、地感收尾等子系统的故障。3.2 技术特点3.2.1称重子系统在秤台的结构设计上，为保证其力学响应和长期疲劳寿命，充分考虑了刚度和强度的余量，其箱式结构避免了其他形式的秤台受强冲击力时容易变形、影响称量、使用寿命短的弱点。关键的称重传感器选用了精度高、技术先进、工业最高防护等级(IP68，且置于1米深的水中浸泡24小时后还能正常工作)的柱式传感器。秤台采用钢球限位，间隙调整维护方便，并且其所有部件均置于路面以下，无高于路面的部件，有效避免了由于驾驶不慎而导致的部件碰坏故障。称重传感器上下无紧固件连接，维修及更换简便快捷，只需使用小型千斤顶稍作空间调整(约15厘米)即可完成。对于称台缝隙灰尘或沙石的清除、秤台底部污物的清理等维护工作，无需启用起重设备吊起秤台，可直接用水冲洗清理。秤台称量精度高、安全可靠、维护方便。3.2.2 光幕车辆分离子系统对于车辆分离，在设计角度上，充分考虑了高分辨率、高速扫描及高速信号处理速度的特点，以保证避免由于车辆较近、挂车等原因引起的误判，同时在可靠性上考虑了诸如雨天、雾天及强光照射等恶劣气候下的正常使用等要求，通过研究并综合分析各种因素选用了国际知名公司的红外线光幕产品，同时，控制仪表软件对车辆在秤台上停留、来回倒车进行了技术处理，使实际分车能力达到了最佳效果。光幕防护罩表面涂金属反光漆，夜间起到提醒驾驶员注意的作用。3.2.3 轮胎识别子系统对于轮胎识别，考虑到核心部件轮胎识别传感器在高度疲劳情况下易损的特点，在选型上采用了具有模拟量输出(替代开关量)、全密封激光焊接、高强度不锈钢结构等特点的自行设计生产的传感器，保证其使用寿命及可靠性。轮胎识别传感器采用了销轴定位的方式，更换维护时间短、方便。系统通过检测识别器的脉冲量的变化来判断轮胎的类型，所以胎型判断准确率高，无论是大型载重车辆，如斯太尔、红岩等的宽胎型，还是小型皮卡车的窄胎型的单、双轮胎型判断都非常准确，正常情况下车型判别的准确率达到99%以上，因而提高了收费人员的工作效率，减少了工作步骤。不锈钢传感器防腐能力强，耐磨性能高，使用寿命长，可以大大节省更新改造费用，并且克服了干簧键盘式轮胎识别器可靠性差、更换频繁、冬季容易冻死等缺陷。3.2.4 施工及安防对于动态称重设备的施工，为防止由于土质松软、地基承载力低、反复超重的碾压等而导致秤台出现漂移、倾斜、下凹、不平等现象，设计了20053265cm的基坑，专门在框架下铺设两层钢筋网(钢筋直径14毫米)，并下灌20053255cm的钢筋混凝体作为秤台地基，确保了秤台下地基在安全承载范围内。同时，纵横钢筋50%以上的交叉点用铁丝捆扎牢固或焊死，形成接地网，秤体上的所有地脚螺栓与基础内钢筋牢固焊接，整个系统与收费站良好的接地网连接在一起，确保系统的接地电阻小于4欧姆，保证了良好的防雷击功能。在安装过程中，重点强调了框架调节、混凝体浇注、称重传感器安装、秤台调节、标定参数调节等关键工序的标准化和规范化，对工艺要求通过量化的检验标准严格控制，使得安装施工成为设备发挥技术优势、长期稳定运行的有效保证，而不是制约环节。第四章 传感器称重系统的总要组成部分4.1称重传感器的发展过程1938年美国加利福尼亚理工学院教授E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工学院教授A.Ruge（鲁奇）分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计，以他们名字的字头和各有二位助手命名为SR-4型，由美国BLH公司专利生产。为研制应变式负荷传感器奠定了理论和物质基础。1940年美国BLH公司和Revere公司总工程师A.Thurston（瑟斯顿）利用SR一4型电阻应变计研制出圆柱结构的应变式负荷传感器，用于工程测力和称重计量，成为应变式负荷传感器的创始者。1942年在美国应变式负荷传感器已经大量生产，至今已有60多年的历史。前30多年，是利用正应力（拉伸、压缩、弯曲应力）的柱、筒、环、梁式结构负荷传感器的一统天下。在此时期内，英国学者杰克逊研制出金属箔式电阻应变计，为负荷传感器提供了较理想的转换元件，并创造了用热固胶粘贴电阻应变计的新工艺。美国BLH公司和Revere公司经过多年实践创造了负荷传感器电路补偿与调整工艺，提高了负荷传感器的准确度和稳定性，使准确度由40年代的百分之几量级提高到70年代初的0.05量级。但在应用过程中出现的问题也很突出，主要是：加力点变化会引起比较大的灵敏度变化；同时进行拉、压循环加载时灵敏度偏差大；抗偏心和侧向载荷能力差；不能进行小载荷测量。上述缺点严重制约了负荷传感器的发展。后30多年，经历了70年代的切应力负荷传感器和铝合金小量程负荷传感器两大技术突破；80年代称重传感器与测力传感器彻底分离，制定R60国际建议和研发出数字式智能称重传感器两项重大变革；90年代在结构设计和制造工艺中不断纳入高新技术迎接新挑战，加速了称重传感器技术的发展。1973年美国学者霍格斯特姆为克服正应力负荷传感器的固有缺点，提出不利用正应力，而利用与弯矩无关的切应力设计负荷传感器的理论，并设计出圆截工字形截面悬臂剪切梁型负荷传感器。打破了正应力负荷传感器的一统天下，形成了新的发展潮流。这是负荷传感器结构设计的重大突破。1974年前后美国学者斯坦因和德国学者埃多姆分别提出建立弹性体较为复杂的力学模型，利用有限单元计算方法，分析弹性体的强度、刚度，应力场和位移场，求得最佳化设计。为利用现代分析手段和计算方法设计与计算负荷传感器开辟了新途径。70年代初中期，美、日等国的衡器制造公司开始研发商业用电子计价秤，急需小量程负荷传感器。传统的正应力和新研制的切应力负荷传感器都不能实现几公斤至几十公斤量程范围内的测量。美国学者查特斯提出用低弹性模量的铝合金做弹性体，采用多梁结构解决灵敏度和刚度这对矛盾。设计出小量程铝合金平行梁型负荷传感器，同时指出平行梁负荷传感器是基于不变弯矩原理，使利用平行梁表面弯曲应力的正应力结构，具有切应力负荷传感器的特点，为平行梁结构负荷传感器的设计与计算奠定了理论基础，形成了又一个发展潮流。蠕变是电阻应变计和铝合金负荷传感器经常遇到和必需解决的关键问题。1978年前苏联学者科洛考娃通过对一维力学模型和应变传递系数的分析，提出控制电阻应变计敏感栅的栅头宽度与栅丝宽度的比例，可以制造出不同蠕变值电阻应变计的理论，并成功的研制出系列蠕变补偿电阻应变计。对低容量铝合金负荷传感器减小蠕变误差，提高准确度起到至关重要的作用，使电子计价秤用铝合金负荷传感器多品种、大批量生产成为可能。由于电子称重技术的迅速发展，负荷传感器性能的评定方法，已不能满足采用阶梯公差带评定准确度等级电子衡器的需要，急需与电子衡器准确度评定方法相适应的计量规程。80年代初，国际法制计量组织（OIML）质量测量指导秘书处决定将用于电子称重的传感器与用于测力的传感器彻底分离，由美国负责的第8报告秘书处起草称重传感器计量规程。经过OIML成员国书面表决后，在1984年10月第7届法制计量大会上正式批准，并于1985年以OIML，R60国际建议颁布，下发到各成员国。目前各国正在执行的是R60的2000年版。可以说R60称重传感器计量规程是各国称重传感器进入国际市场的“通行证”。随着数字技术和信息技术的发展，各行业对数字化电子衡器的需求愈来愈多，提出用数字称重系统突破模拟称重系统局限性的要求，对此模拟式称重传感器就无能为力了。因为在此之前，称重传感器的研究都集中在硬件方面，例如：创新弹性体结构，改进制造工艺，完善电路补偿与调整等。模拟式称重传感器的输出信号小，抗干扰能力差，传输距离短，称重显示控制仪表复杂，组秤调试周期长等缺点依然如故。为满足数字化电子衡器的需求，美国TOLEDO、STS和CARDINAL公司，德国HBM公司等先后研制出整体型和分离型数字式智能称重传感器，并以其输出信号大，抗干扰能力强，信号传输距离远，易实现智能控制等特点，成为数字化电子衡器和自动称重计量与控制系统的必选产品，形成一个开发热点。90年代，由于称重传感器的设计与计算等基本技术趋于成熟，称重传感器的发展侧重于工艺研究和应用研究，在产品标准化、系列化、工程化设计和规模化生产工艺等方面都有很大进步，主要是：在结构与工艺设计中引入计算机拟实技术和虚拟技术；在弹性体加工中纳入柔性制造技术；在生产工艺中采用计算机网络技术；在稳定处理中移植了振动时效、共振时效新工艺；在测试检定中创造了自动快速检测和动态比对方法。应用技术研究也有突破性进展：在传统称重模块的基础上，研制出新式称重模块。这是应用新技术面对新挑战的典型产品。其特点是组件化设计，具有“即插即用”功能，可减少由于偏重、热效应影响，偶然超载等引起的称重误差，并可承受由于振动、冲击、搅拌或其它外力引起的偏重。总之，70年代两项技术突破，80年代两个重大变革，90年代纳入高新技术4.2国外称重传感器技术现状及快速发展原因面对新挑战的研发理念，极大地促进了称重传感器技术的发展。工业与商业电子秤用称重传感器技术与制造工艺，美、德等工业发达国家的著名制造公司处于国际市场引导者的领先地位，我国具有一定规模的称重传感器制造公司处于市场挑战者或市场追随者地位。家用电子秤用称重传感器的研发和生产中心在中国，在深圳，制造技术、工艺水平、产品质量和年产量逐年提高。当今国际市场称重传感器技术的竞争，集中表现在产品的准确度、稳定性和可靠性的竞争；制造技术与制造工艺的竞争；应用高新技术研发新产品和自主知识产权产品的竞争。各称重传感器制造企业都在努力培植自己的核心竞争技术和打造核心竞争产品。从近几年国际衡器工业展览会上展出的产品和对多家处于市场引导者地位的企业产品的分析可以得出这些企业的共同追求是：弹性体材质更精良；电阻应变计、补偿元器件的技术要求和环境应力筛选更严格；制造工艺更精细；电路补偿工艺更完善；外观质量更完美。称重传感器的准确度、稳定性和可靠性是重要的质量指标，同时也是用户最关心的问题。对此，这些企业在结构设计、制造工艺、电路补偿与调整和稳定性处理等方面进行许多研究与试验工作，取得较大进展，主要成果有：（1）在结构设计与计算过程中，引入计算机拟实技术进行动态仿真，动力学分析；在工艺设计过程中引入计算机虚拟技术，对弹性体生产工艺进行模拟和检验；（2）在弹性体加工中，纳入先进制造技术，变刚性制造为柔性制造。普遍采用加工中心、柔性制造单元和柔性制造系统；（3）在生产全过程中，尽量减少手工操作、人为控制，增加半自动与自动控制、自动检验工序，并在生产工艺中采用计算机网络技术；（4）改进、创新工艺装备，实现高效智能电路补偿，建立全自动快速检测系统，提高C3级产品成功率和大批量生产产品的抽检合格率；（5）移植先进的稳定处理技术与装备，实施振动时效或共振时效新工艺，提高称重传感器的长期稳定性和工作可靠性；（6）应用高新技术开发新产品和自主知识产权产品，增强核心竞争力。处于国际市场引导地位的企业都有自己的核心竞争技术、工艺和产品，例如：正负蠕变电桥的“O蠕变”称重传感器；铍青铜动态称重传感器；整体型和分离型数字式智能称重传感器；高准确度不锈钢3柱、4柱高温称重传感器；组件化设计的“即插即用”型新式称重模块等。国外称重传感器技术发展特点及快速发展的原因：（1）重视基础技术、基础工艺和共性关键技术的研究，作到基础研究与预先研究并行；共性关键技术研究与应用技术研究并行；典型产品开发与产品工程化并行。保证基础技术与基础工艺（电阻应变计、应变粘结剂、补偿元器件、防护与密封材料等）一直处于世界领先地位。（2）重视基础设施建设和制造技术、制造工艺的研究与应用。配置优良的工艺装备和检测仪器，特别是智能化工艺设备，作到工艺装备最先进；（3）描准世界称重传感器技术的发展潮流和战略前沿，确定研究课题和产品开发方向。重视新产品和自主知识产权产品的开发，增强核心竞争力。其技术创新和新产品开发的标准是：具有较高的技术先导性，工艺先进性，市场扩散性，效益增殖性。使技术与工艺始终处于世界领先地位。（4）重视称重传感器的可靠性设计、控制与管理，严格设计符合性控制和工艺可靠性控制，努力使工艺兑现率达到百分之百。（5）重视市场竞争，加强市场调查与分析，快速响应市场。21世纪的市场竞争，是以市场响应速度为焦点，以改进和创新产品为基础。（6）重视相关法规和规程的学习，全面理解并认真执行，保证生产的每一个产品都符合要求。正因为如此，国外的称重传感器品种繁多，规格齐全，合金钢、铝合金、不锈钢、铍青铜制品应有尽有；水下、钻井下测量，耐压防爆、抗辐射、耐腐蚀产品；微小和超大量程；多称量与动态称量；集成化与模块化结构任用户选购。并作到产品的内在与外观质量并重，近几年外观质量的改进与提高十分明显，基本没有喷漆产品，几乎全部是亮光或亚光化学镀镍、镀铬，烤漆，喷塑，瓷质阳极化和不锈钢产品。个别产品的外形已融入人性化设计。目前的研发热点是：数字式智能称重传感器的数字补偿技术与补偿工艺，及其应用技术；快速、低速动态、动态称重传感器的研制及阻尼技术；高温称重传感器制造工艺，高温稳定性及应用技术；耐压、防爆型称重传感器及耐压外壳设计与试验技术；组件化设计的“即插即用”的新式称重模块；利用钡和铌代替镍制作灵敏度温度补偿电阻的研究。4.3 我国称重传感器技术现状及主要差距尽管我国航空、航天工业部门早在20世纪50年代末期就开始研究应用应变式负荷传感器，但并未向民用发展。就全国而言，负荷传感器的研制与生产起步较晚，60年代只有几个厂家生产普通精度等级的应变式测力传感器。结构单一，只有圆柱、圆环两种结构，基本不进行电路补偿与调整，有的产品甚至用外部平衡箱调整零点。80年代初，全国有20余个企业用资一亿元人民币，用汇1300万美元，从美、日等国引进应变式负荷传感器制造技术与工艺装备，进行学习、消化、吸收。经过仿制和试生产后，开始多品种小批量生产，推向市场后，取得相当可观的效益。当时人们对此产品的总结是：多品种、小批量、低成本、高收益、投资少、见效快。引起不少行业的个人和企业的关注，纷纷进入此行业，生产厂家从70年代的20多个迅速增加到100多个，年产量与日本相当，达到100多万只。随着国民经济的发展，各行业对电子衡器的需求不断增加，极大的促进了称重传感器技术的发展。80年代中期到90年代中期，是我国称重传感器技术稳步发展，品种和规格迅速增加，产品质量不断提高的十年。不少厂家都改进或增加工艺装备、检测仪表，购置智能温度补偿装置和灵敏度温度补偿设备，实现了规模化生产。90年代中期称重传感器生产企业增加到160多个，年产量200多万只。除满足国内市场需求外，十余个企业开始小批量出口，呈现出较好的发展势头。尽管称重传感器是国家强制管理的法制计量器具，应当比较难进入此行业，但由于种种原因导至一些企业和个人很容易进入，造成市场拥挤，加剧了市场竞争。终于在90年代中期爆发了价格大战，谁的价格低，谁就是大赢家，而且逐年升级越演越烈，已经到了走火入魔的程度。价格大战的恶果是技术进步缓慢，工艺水平下降，质量问题严重，管理监督失控。最初的受害者是广大用户，最终的受害者是企业自己，是整个称重传感器行业。带着这些问题进入21世纪，称重传感器与工业发达国家的差距非但未缩小，反而加大了。近几年国家监督抽查结果就是例证。2002年国家监督抽查7省市，16个企业，共48只称重传感器，合格18只，合格率37.5%。30只不合格产品来自10个企业，不合格原因全部是温度性能超差。更为严重的是在16个企业中，只有一个企业严格执行国家标准。如果变抽查为全面检查，合格率会更低。国家监督抽查结果真实的反应了我国称重传感器总体技术、工艺和管理水平。合格率低的主要原因是：质量意识差，不依法组织生产；对R60国际建议和国家标准不理解、不执行，错误的把0.02级与C3级等同起来；在利益驱使下改材料、换元件、减工艺，只求勉强合格或人为合格。我国称重传感器与工业发达国家处于市场引导地位企业产品的主要差距是：（1）结构类型偏少，品种规格不全，特种用途产品奇缺；（2）准确度等级较低，C3级成功率不高；（3）稳定性和可靠性较差，返修率高，工作寿命低；（4）产品标准化、工程化水平和企业产业化程度较低，产品技术指标的均一性差；（5）外观质量虽有提高，但仍有较大差距；（6）工艺装备、检测手段不够先进且不配套，生产工艺中手工操作、人为控制成份大，“作坊手艺”痕迹较深，人为因素对产品质量影响较大；（7）创新产品和自主知识产权产品少，低水平重复产品多，贴牌加工、直接出口产品少；（8）企业没有核心竞争技术和产品，市场调查不够，市场响应速度太慢，造成无法与国际市场融合。总之，制造工艺差距最大，通常将制造工艺分为：支持工艺一一弹性体锻造、机械加工、热处理和表面处理等；基础工艺一一电阻应变计、应变粘结剂、电路补偿元器件和防护密封材料等；核心工艺一一电阻应变计粘贴与固化、零点与灵敏度智能温度补偿和防护与密封等；特殊工艺一一热处理法时效工艺和机械法稳定处理工艺等。其中基础工艺和特殊工艺差距最大。家用电子秤（人体秤、健康秤、脂肪秤、厨房秤、营养秤、珍宝秤、口袋秤和手提秤等）用称重传感器及其电阻应变计，90年代中期以来，其研发与生产由世界各国逐渐移向中国，主要在广东、在深圳。近些年来在设计技术、制造工艺和产品产量上都取得了令人震惊的飞速发展。生产企业有三种类型：其一设计、生产、组装各种家用电子秤；其二为家用电子秤生产厂配套生产各种称重传感器（或自己生产电阻应变计，或外购电阻应变计）；其三只生产家用电子秤称重传感器用电阻应变计。目前这三种类型的生产厂家已达60多个。据国家海关统计2003年家用电子秤出口量3860多万台，出口值1.47亿美元，并以每年30的速度增长。当时预计2004年家用电子秤出口量5000多万台，出口值2亿多美元。以此出口量计算，2004年共生产家用电子秤称重传感器共1.2亿只，与其配套的电阻应变计（以单轴片计算）约4.8亿片。经过多年的研究与生产实践，解决了称重传感器量程小、弹性体小、电阻应变计敏感栅尺寸小等制造工艺上的难题。由于家用电子秤称重传感器的准确度为普通等级，不进行电路补偿，必需大批量生产，一般中型以上的生产厂日产电阻应变计12万片以上，称重传感器3万多只。他们用高质量的温度和模量自补偿电阻应变计较好的解决了这一难题。4.4 近年来称重传感器技术发展动向国际上主要有两种发展途径：以美国为代表的先军工后民用，先提高后普及的途径和以日本为代表的实用化商品化，先普及后提高的途径。我国应属于后者，尽管军工部门研究应用较早，但并未转为民用，快速发展和普及还是在近20年。近几年是关键时期，急需提高我国称重传感器的总体技术、工艺和质量水平。国际称重传感器技术的发展动向是，把称重传感器的准确度、稳定性和可靠性作为极其重要的质量指标，把制造技术和制造工艺作为核心竞争力，紧紧抓住称重传感器的特性问题、生产问题和应用问题进行基础研究、工艺研究和应用研究，其研究方向和特点是：（1）在产品结构设计与制造工艺中，吸取了工程化产品设计中的计算机拟实技术和虚拟技术，加快开发速度，减少开发风险；（2）在弹性体加工中，从单元加工技术发展到集成化加工技术；从刚性制造发展到柔性制造；从简单化经验判断发展到智能化定量分析。普遍采用柔性制造单元和柔性制造系统；（3）生产工艺已不是传统关念中的“作坊手艺”，而是技术与管理相结合的一项系统工程。为适应多品种、大批量生产，保证产品技术性能的均一性，生产工艺必须向尽量减少手工操作、人为控制，增加半自动化和自动化工序方向发展。例如：采用计算机控制，人机一体化工艺系统和测试技术网络化信息系统等；（4）与稳定性和可靠性有关的稳定处理工艺在高温处理，低温深冷，脉动疲劳，超载静压等方法的基础上，又研究出振动时效、共振时效新工艺，共振10分钟，可消除绝大部分残余应力。在上述设计与制造技术支持下，称重传感器的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大，主要成果有：（1）美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器，用于高准确度检验平台，称重平台，准确度可达5000d；（2）德国HBM公司研制成功C2A、C16A两种不同结构的1一100t具有“耐压外壳”保护的防爆称重传感器，其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018“d”级标准；（3）美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F60X系列5一5000kg称重传感器，准确度6000d。用于湿度大，腐蚀性强的环境中，而且防水；（4）德国塞特内尔公司研制出以铍青铜为弹性体材料，快速称重用200型称重传感器。其特点是线性好，固有频率高，动态响应快。独创油阻尼装置与过载保护装置一体化，保证称量时速度快，工作寿命长。组装3一30kg电子平台秤，准确度可达 4000；（5）美国THI公司研制的1410型5一30kg铝合金称重传感器，准确度等级优于C3级，可承受离心力和机械振动，内装特制的粘性阻尼器，保证称重使有较快的稳定时间，一般低于50ms ；（6）美国VT一BLH公司开发出新式称重模块，具有合理的组件化功能和极高的称重效率，出厂后“即插即用”，可自动调节位置，不受偏心和和震动的影响仅以上几例，足以代表了新产品的开发方向，体现了技术的先导性，工艺的先进性。就技术含量而言，有高准确度（4000d一6000d）称重传感器制造技术；大气压力补偿技术；用于快速、动态测量称重传感器的粘性阻尼器快速稳定技术；隔爆型耐压外壳的设计与制造技术；组件化新式模块设计技术等。4.5 称重传感器技术的发展趋势应变式称重传感器的发展趋势，可用“四化”来概括，即设计技术虚拟化，制造技术柔性化，生产工艺网络化，企业管理信息化。设计技术虚拟化：包括弹性体结构设计的拟实技术和工艺设计的虚拟技术。结构设计的拟实技术：是指面向弹性体的结构和性能分析技术，包括动态仿真、动力学分析、强度和刚度有限单元法计算、敏感区应变大小与分布等，以达到优化设计的目的。工艺设计的虚拟技术：是指面向弹性体生产过程的模拟和试验，检验弹性体的可加工性，加工方法和工艺的合理性，保证制造工艺最佳化。设计技术虚拟化的核心是有限单元计算和计算机动态仿真。通过仿真软件来模拟真实受载情况，发现并及时处理设计和工艺缺陷或错误，以确保结构设计和生产工艺的合理性。制造技术柔性化：是指在多品种、大批量生产的弹性体加工中，纳入先进的制造技术：柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统。它是计算机技术、信息技术、自动控制技术等与传统的制造技术相结合形成的全新的制造系统。生产工艺网络化：是指在生产工艺全过程中，通过通讯线路和设备把各生产工序具有独立操作和控制功能的计算机系统相互连接起来，在网络软件管理下，实现信息的收集、存储和处理。与传统的“作坊手艺”生产工艺相比，大大的减少了手工操作，最大限度的排除了人为因素对产品质量的影响。企业管理信息化：是指按计算机处理的要求，依据结构化系统分析和设计方法，建立企业信息系统，实现企业管理全面现代化。包括CAD、CAM系统，生产管理系统，商务决策系统和经营管理系统等。为适应电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，以及电子衡器对称重传感器的新要求，以下课题将是今后一个时期的研发重点：快速、低速动态和动态称重传感器及其阻尼技术；多功能、多分量称重传感器及其测试方法；微小和超大量程称重传感器；防爆、耐压、耐腐蚀等称重传感器；偏心载荷测量及车载秤用称重传感器；大阻值低功耗高精度电阻应变计研制等。分析近年来电子衡器对称重传感器的新要求，不难得出小型化，集成化，多功能化和智能化将是称重传感器的重要特点和发展趋势。小型化：是指称重传感器总体结构体积小、高度低、重量轻，即小、薄、轻。例如：30t、60t弯曲环式结构，其外形尺寸分别为外径120mm和150mm，高度只有50mm和60mm。集成化：有结构集成和功能集成两种形式。结构集成是指弹性体与秤体合二为一的新型结构，例如：称重板、称重轨、称重钩、称重环等。功能集成是指将重量信息采集、放大、变换、传输、处理和显示都集于一体的称重传感器，例如：将敏感元件（弹性体）、转换元件（电阻应变计）、信号处理电路和称重显示控制都集于一体的轮辐式称重传感器，其数字显示位置就在传统轮辐式称重传感器的接线盒处，通常称为轮式称重仪。多功能化：是指称重传感器本身除具有检测重量信息的功能外，还能同时检测其它信息。例如：电子吊秤用称重传感器在检测重量信息的同时还可检测