本文對當前國內地磅稱重傳感器產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的一些問題進行分析，

以及對國外發(fā)達國家地磅稱重傳感器產業(yè)的技術比較分析，提出了今后幾年我國稱重傳感器產業(yè) 發(fā)展的趨勢，供大家參考。

1.前言

計量技術是經濟建設、科技進步和社會發(fā)展 中一項重要的技術基礎，計量產業(yè)是為社會提供 計量檢測技術裝備的產業(yè)，它是國民經濟健康有 序發(fā)展強有力的助推器，是一個國家和民族科技 創(chuàng)新進步的堅實基礎，是推進社會可持續(xù)發(fā)展的 重要保證，計量產業(yè)在社會發(fā)展各領域都發(fā)揮著 極其重要的作用。我國是計量產業(yè)集聚的大國， 我國的計量產業(yè)體系是全國制造業(yè)特別是裝備制 造業(yè)的重要組成部分。改革開放以來，我國的計 量產業(yè)得到了快速發(fā)展，同樣，作為計量產業(yè)重 要組成部分的稱重傳感器產業(yè)，也隨著國民經濟 的快速發(fā)展而迅速壯大。稱重傳感器在國防建設、 基礎設施建設、國內外貿易結算、大宗物料計量、 冶金、化工、重型裝備，以及制造業(yè)工藝控制等 諸多方面發(fā)揮著主要作用，同時也是物聯(lián)網技術的基礎組成部分。

2.稱重傳感器產業(yè)現(xiàn)狀和存在的主要問題

國內稱重傳感器產業(yè)的發(fā)展可以追溯到二十 世紀的七十年代末，那個時期的產業(yè)特點，主要 是以仿制歐美、日等國的設計與制造技術為主， 進行小批量生產，當時企業(yè)規(guī)模普遍較小、工藝 裝備較差、產量也較低。三十多年特別是近十年 來，隨著國民經濟、科學技術特別是電子技術的快 速發(fā)展，基礎建設投人的快速增長，稱重傳感器產 品在國民經濟各個領域的應用也得到了快速的發(fā) 展，形成強大的產業(yè)需求，為稱重傳感器產業(yè)的形 成奠定了良好的基礎，同時也為產業(yè)的發(fā)展提供很 大的空間，最近一兩年隨著物聯(lián)網和數(shù)字技術的興 起，又為稱重傳感器產業(yè)升級創(chuàng)造了條件。

如表1、圖1所示，我國稱重傳感器產業(yè)發(fā)展 迅速，但發(fā)展的背后，產業(yè)的結構矛盾、產品質量及制造技術仍存在較大的軟肋。

2.1目前，國內稱重傳感器產業(yè)的結構矛盾 還是較為突出的，主要存在“三多三少”的問題， 即通用性產品多，精、專、特的產品少；仿制的 產品多，具有自主知識產權的產品少；準確度等級低的產品多，準確度等級高的產品少。在這個 產業(yè)鏈中通用稱重傳感器所占份額極大，由于產 品通用性較強，技術含量和產品附加值普遍偏低、 易組織生產，以及生產企業(yè)的趨利性，使得低水 平重復生產現(xiàn)象突出，導致產業(yè)結構不盡合理。 隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，各種精、專、特的稱重 傳感器需求也會越來越大，而能生產適應物聯(lián)網 技術需求的稱重傳感器的廠家卻很少。

2.2產品結構類型偏少，品種規(guī)格不全，特 種用途奇缺，準確度等級較低，外觀表面處理工 藝質量雖有提高但與國際水平仍有較大差距；基 礎原材料、元器件、防護與密封材料等技術性能 偏低，對產品的工藝研究不夠，批量生產時產品 技術指標的一致性差，即工藝差別大，人為的因 素影響多，企業(yè)產業(yè)化程度低。

2.3產品質量的穩(wěn)定性和可靠性差，工作壽 命低，返修率高，隨著稱重傳感器產業(yè)的快速發(fā) 展，市場競爭也不斷加??；近幾年時間稱重傳感 器產量大幅度上升，而質量卻是良莠不齊，魚龍 混雜。它們當中有的企業(yè)生產條件簡陋，缺乏必 要的工藝裝備和檢測手段，東拼西湊組合出產品; 有的企業(yè)不具備一定的生產條件，在利益驅使下， 為了搶市場降價格，用低檔原材料、元器件生產 出成品，以次充優(yōu)；有的雖具備生產條件，但為 了拼成本，改材料、換元件、減工藝，只求勉強 合格或人為“合格”。價格競爭的惡果，導致國內 稱重傳感器產品總體質量的不穩(wěn)定，這一點可以 從近五年部分省稱重傳感器產品質量監(jiān)督抽查中 合格率一直在60%~90%之間徘徊中看出。當然國 內一些骨干企業(yè)，面對價格競爭，還是堅持主要 原材料、元器件不變，制造工藝不變，在保證質 量的前提下，內部挖潛、降低成本，在監(jiān)督抽査

中經得住考驗，取得了較好的成績，但利潤卻逐 年下降，企業(yè)的生存和發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

國內稱重傳感器的總體質量水平，其實反映 的是總體技術、工藝和管理水平，目前已經影響 到我國稱重傳感器產業(yè)的發(fā)展。如果企業(yè)一味降 價，一味讓利，甚至無利銷售，就不可能有資本 的原始積累，企業(yè)就沒有能力去研究新技術、新 工藝，開發(fā)新產品，從而也就降低了企業(yè)的競爭 力，使得國內稱重傳感器產業(yè)與工業(yè)發(fā)達國家的 差距越來越大。

3.國內外稱重傳感器產業(yè)狀況比較分析

我國稱重和力傳感器技術的發(fā)展主要經歷了 三個歷史階段。

3.1第一階段是上個世紀六、七十年代，應 變式稱重傳感器處于起步階段。該階段稱重傳感 器主要是在一些軍工研究單位仿效歐美國家制造 并以科研為主，稱重傳感器的材料比較單一，主要以合金鋼作為彈性元件，結構也比較單一，主要 以柱式和懸臂梁結構為主，其應變片也大多采用絲 柵式電阻片，加上當時彈性元件機械加工的裝備及^ 制造工藝的簡陋，該階段產品的穩(wěn)定性差，測量準 確度較低，因而實用性較差，尚未形成產業(yè)。

3.2第二階段是在改革開放以后，隨著我國 微電子產業(yè)和金屬材料制造業(yè)的快速發(fā)展，國內 企業(yè)開始大量引進歐美等國的主流技術，并逐漸 實現(xiàn)技術接軌，在這一階段，稱重傳感器的制造 技術突破傳統(tǒng)的制造模式，主要表現(xiàn)在：結構上 出現(xiàn)多樣化，根據(jù)不同的使用場合設計成柱式、 懸臂梁、輪輻式和剪切梁等；彈性體的材料由單 一的合金鋼發(fā)展到鋁合金、不銹鋼等多種材料， 材料的穩(wěn)定性和一致性有很大的提高；敏感元件 應變片也向性能更穩(wěn)定的箔電阻應變片發(fā)展，隨 著微電子技術的發(fā)展，稱重傳感器的補償技術更 加完善，環(huán)境的適應性更強，為稱重傳感器測量 的穩(wěn)定性和準確性提供了保障，通過這一階段的 發(fā)展，我國稱重傳感器產業(yè)正逐步形成。

3.3第三階段是本世紀初至今，稱重傳感器 制造技術的高速發(fā)展期，隨著大規(guī)模集成電路、 現(xiàn)代制造業(yè)和互聯(lián)網的發(fā)展，稱重傳感器的發(fā)展 也從模擬稱重傳感器逐步發(fā)展到數(shù)字稱重傳感器 時代，產業(yè)逐步成熟、產品產量不斷增加、國內 市場逐步飽和，產品大量進入包括歐美在內的國 際市場。

雖然國產稱重傳感器產量得到了快速的擴張， 但長期以來主要占據(jù)了低端市場，在冶金、工程 建設、軍工、力標準機建設等領域的高端市場， 仍主要由歐美等發(fā)達國家企業(yè)占領。這一階段的 稱重傳感器無論是在結構上、制造工藝上，還是 在稱重傳感器精度等級上已經比第一階段有了長 足的進步，但是國內企業(yè)在新產品的設計研發(fā)上， 高端稱重傳感器的制造上，與歐美發(fā)達國家的企 業(yè)仍有不小的差距。這主要原因還是因為我國的 稱重傳感器行業(yè)整體的工藝制造水平不高，原材 料的穩(wěn)定性差異較大，電子元器件質量不夠穩(wěn)定， 稱重傳感器的密封技術不夠完善。

隨著電子技術的飛速發(fā)展，稱重傳感器也從 模擬式發(fā)展到數(shù)字智能化。稱重物聯(lián)網技術的高 速發(fā)展，也凸顯了傳統(tǒng)模擬式稱重傳感器的不足， 模擬式稱重傳感器由于輸出信號小，抗干擾能力 差，傳輸距離短，顯示儀表結構復雜的缺點，無 法大規(guī)模的應用到物聯(lián)技術層面上，而數(shù)字式稱 重傳感器具有輸出信號大，抗干擾能力強，傳輸 距離遠，輸出信號規(guī)格化等特點，很好的解決了 稱重傳感器在物聯(lián)網技術中的應用。在物聯(lián)網快 速發(fā)展的今天，對我國稱重傳感器生產企業(yè)，都 是一個很好的機遇和挑戰(zhàn)。

4.國內外稱重傳感器技術發(fā)展的比較分析

稱重傳感器產業(yè)的顯著特點是行業(yè)自身規(guī)模 不大，但應用領域廣、影響大，只要稱重和力的 測試均需要稱重和力傳感器的應用，稱重和力傳 感器就是實現(xiàn)稱重和力的測試的核心。

比較國內和歐美發(fā)達國家稱重傳感器產業(yè)的 發(fā)展特點，仍存在一定差別。歐美發(fā)達國家基礎 工業(yè)發(fā)達，管理規(guī)范，注重產品質量，其產品的 穩(wěn)定性和可靠性較好；而國內注重產品種類的開 發(fā)并追求簡單的準確度級別，產品的可靠性和穩(wěn) 定性相對較差。造成其可靠性和穩(wěn)定性相對較差 的原因主要表現(xiàn)在：其一，基礎材料的不穩(wěn)定性， 稱重傳感器主要結構由彈性體組成，而彈性體主 要是由各種金屬材料加工而成，金屬材料物理性 能的穩(wěn)定性決定了稱重傳感器品質的穩(wěn)定性，恰 恰國內企業(yè)選用的金屬材料的穩(wěn)定性不如發(fā)達國 家；其二，電子元器件質量不穩(wěn)定，特別是應變 片的制造技術，應變片是力一電轉變的核心，應 變片的好壞直接影響了稱重傳感器的可靠性，由 于我國應變片的制造技術起步較遲，工藝相對落 后，也在一定程度上影響了整個稱重傳感器的產 品質量；其三，密封技術是稱重傳感器制造的關 鍵，他直接影響到稱重傳感器的使用環(huán)境，目前， 國內大多企業(yè)仍采用傳統(tǒng)膠密封的工藝形式，少 數(shù)企業(yè)雖采用成本較高的焊接密封工藝，但先進 國家稱重傳感器的密封大多采用焊接加充氮密封 工藝，密封工藝先進，等等這些，都造成稱重傳 感器制造技術和品質的差異。

5.稱重傳感器發(fā)展趨勢預測

近年來，隨著信息技術的發(fā)展，特別是物聯(lián) 網技術應用，稱重傳感器應用領域的不斷深入， 稱重傳感器智能化和網絡化的發(fā)展趨勢越來越明 顯，稱重傳感器產品的技術發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在 以下幾個方面：

5.1數(shù)字式及智能化稱重傳感器技術

隨著物聯(lián)網的發(fā)展，稱重傳感器與上位機及 網絡的互聯(lián)，加速了稱重傳感器數(shù)字化和智能化 的發(fā)展，目前我國數(shù)字式稱重傳感器尤其是智能 稱重傳感器的發(fā)展仍遠不能滿足要求。

5.2在線、動態(tài)的稱重傳感器測量技術（如 圖2所示）

隨著自動化技術的發(fā)展，在線檢測及動態(tài)扭 力的測量在裝備制造領域尤其是國防領域應用越來 越多；但目前我國在線檢測能力遠遠不能滿足在線 檢測需求；另外動態(tài)力傳感器的測試技術目前仍不 夠完善，我國只有少數(shù)幾個檢測結構具備相關測試 能力，遠遠不能滿足生產及應用的測武需求。

5.3高溫、高濕、低溫等極端環(huán)境條件下的 傳感器測量技術（如圖3所示）。

隨著海洋資源開發(fā)、海洋工程技術的發(fā)展， 在高壓及高濕等惡劣環(huán)境下的力的測量技術需求 越來越多，如何解決相關測量技術顯得極為迫切。

5.4超大力值稱重傳感器及微小力值稱重傳 感器測量技術（如圖4~圖6所示）

在冶金行業(yè)、港口及交通工程（如高鐵建設)等領域，急需解決超大力值的測量技術。目前我 國最大的力標準裝置僅達到20MN，而實際鋼鐵企 業(yè)在用的許多測力傳感器多在30MN以上，因此 發(fā)展超大力值檢測技術也變得比較迫切。另外在生 物工程、微電子及納米制造領域迫切解決許多微小 力值的測量技術。目前我國微小力值稱重傳感器研 究尚處于起步階段，及時跟蹤研究微小力值稱重傳 感器對發(fā)展我國髙技術產業(yè)具有積極意義。

5.5高精度高穩(wěn)定性稱重傳感器測量技術 在航空、航天、海洋工程等國防建設領域， 尤其國家在“十二五”期間發(fā)展的大飛機工程， 對高精度、高穩(wěn)定性稱重傳感器測量技術的要求 顯得更為迫切，目前，高精度及高穩(wěn)定性高可靠 性稱重傳感器測量技術主要依賴于進口。

5.6稱重傳感器現(xiàn)代制造技術 近幾年隨著計算機技術和裝備制造業(yè)的快速 發(fā)展，傳統(tǒng)的稱重傳感器產品設計制造技術逐步 被現(xiàn)代制造方式所取代，其制造發(fā)展趨勢主要表 現(xiàn)在以下兩個方面：

5.6.1利用計算機輔助設計技術進行稱重傳 感器的仿真優(yōu)化設計，可以進一步優(yōu)化產品設計， 提高產品計量性能，縮短產品開發(fā)周期及開發(fā)成 本。

5.6.2通過研究新的生產測試裝備實現(xiàn)稱重 傳感器的半自動生產和測試，可以減少人為不確 定因素，提高稱重傳感器的可靠性，進一步提高 生產效率。

6.結束語

稱重傳感器技術是機、電一體化技術，涉及 材料、電子、機械、化學等多門學科,如何提升我國稱重傳感器產品的整體質量，有效實現(xiàn)稱重 傳感器產業(yè)的轉型升級，關系到我國稱重傳感器 產業(yè)的科學發(fā)展，是擺在我們面前共同的課題， 筆者從自身對稱重傳感器的一些粗淺的認識，簡 單分析了國內外稱重傳感器產業(yè)的一些現(xiàn)狀和特 點，提出了稱重傳感器今后幾年的一些發(fā)展趨勢， 供同行參考，不足之處敬請同行批評指正。