国内电子衡器和传感器的发展动向和我们的任务  

一：“衡器制造”是一门传统产业：

秦始皇统一六国后的一大贡献是统一当时的“度量衡”，其中“衡”即是“秤”，“秤”是质量的计

量器具，说明早在两千年多年前，衡器以是一种货物交换时的必需器具。在我国计划经济年代，尽管

市场经济不发达，但因商品交换核算的需要，每个省几乎都有1~2个国营衡器厂，生产机械汽衡；机

械轨道衡；机械磅秤；每个县镇还有生产木杆秤的商铺；每个家庭一般有两根木杆秤（小秤和大秤）。

  90年代后，所有这些机械秤先后被电子秤取代，因为电子秤不但精度高，而且价格便宜；无需维

修；可自动控制，记录；不难想象，其需求量是极巨大的。

  近年来国民经济的高速发展，商贸衡器的需求量的巨大出于想象；而随各企业生产自动化程度的提

高，技术更新，工艺用电子秤的需求有更大的需求，例钢厂连铸技术的在国内的普及，单连铸用钢包

秤一项，其需求量就相当可观。

   中国进入世界贸易市场，国际上对电子衡器的需求，也直接推动了“衡器制造”业的发展。

二：电子秤的工作原理和工作过程：

        所有机械衡器，不论结构有别，但基本设计思路均通过多根杠杆的力矩传递，最终利用手动“游

砣”平衡称量物料的重力来达到称重的目的，故重力最终传换为“线位移”，靠人员目测来计量，

显然它无法进行自动称量，精度不可能高；刀刃刀口的磨损使维修工作量相当大。

   以应变式传感器为“转换器件“的电子秤，它的称量原理基于下列传换环节：质量---重力（地

球引力）---金属弹性体敏感表面产生变形---牢牢贴在弹性体敏感表面的电阻丝栅产生ΔR/R的变化

---通过惠斯汀电桥测量电路，在有源供给的条件下输出与负荷成函数关系的电压信号----通过秤体

（承载器）下多只（或单只）传感器输出信号的并联，通过四蕊或六蕊电缆传给称重仪表，在仪表

内进行模似量放大，A/D转换；CPU（单片机）处理，驱动数码管显示；或把模似量进行处理后载

波无线传输，接收机进行解调处理后显示；也可把模似量处理成4~20毫安标准信号运距离传输，

直接进入计算机。

   显然，电子秤工作部位几乎不存在可动部位，它可进行自动控制；无人作业；精度高，具有机

械秤无法可比的优点。

三：传感器的难点的提出和解决方法：

（一）：难点：

   1：传感器输出函数不仅与负荷相关，还和温度有关：（温度对传感器转换精度带来的麻顶有两方面）

（1）：电桥的桥臂电阻由应变片和铜质引线构成，而应变片有“热输出”；铜丝更是热敏电阻，故

传感器提供的函数Y=AX+B的起始点B会随环境温度变化而变化，从而引起质量示值的失真；

我们一般称为“传感器的零点漂移”。

（2）：传感器提供的函数Y=AX+B的斜率A随温度变化而变化。影响斜率变化的因素很多，例弹

性体的弹性模量E会随温度变化而变化（即冷硬热软）；胶层应变传递效率会随温度变化而

变化。我们一般称为“传感器灵敏系数的温度影响”。

   2：传感器输出函数不仅与负荷相关，还和时间和过程有关。诚如材料力学中所述，任何金属弹性体都

存在“弹性后效”现象：进程变形量必小于回程；而从金格变形理论可知，在高应力下金粒会产生

蠕动，我们一般称为“传感器的滞后误差”和“蠕变”。

（二）：解决方法：

  如上所述，传感器实际提供函数是一个复什的多元多次方程，传感器今天能成功应用于各种电子

秤，在于通过长期努力，已解决或基本解决了这些困难。

1：传统的方法：

传统的解决方法涉及下列“多行业”三十多年来的共同开发：自补偿应变计（或低热输出）和蠕

变匹配应变计的成功生产；零点温补技术；弹性模量补偿技术；弹性体结构的线性化设计和优化设

计等；它构成了应变式传感器看似简单，但实际复什细致的设计技术和生产工艺技术；需技术人员

投入毕生的精力。

2：近期的方法--- 数字式传感器：

      如上所述，传感器实际输出的是一个复什的多元多次方程，而近代电脑技术的进展，我们完全

可省略工艺上极其烦复的劳动，只要这个数学模型具有相对的重复性，完全可利用计算机技术来求

取真值。这一技术就是所谓的“数字式传感器”。

   数字式传感器不仅大大简化了生产传感器复什的机加工工艺和传感器繁复的补偿工艺过程，而

且它还可故障自诊断；通过互联网进行远距维修；秤台无需砝码检定。国内“亚数字式传感器”已

有多家传感器厂家能生产（仅把模似信号转换为数字信号）；真正数字式传感器国内外资企业已基

本过关。应该说明，数字式传感器本身仍寄托于传感器的重复性和可靠性，故并非数字万能，它还

是基于传统机加工技术和传感器基本生产工艺技术。数字式传感器是机电结合的新产品。

四：中国应变式传感器生产技术在世界上举足轻重；浙江省是国内传感器生产和衡器生产的强省：

  1：中国应变式传感器设计技术和工艺技术发展概况：

         早在1950年，我们即由军工单位从原苏联引进“丝绕应变计生产技术”和“筒式柱式传感器

生产技术”，专用于自动生产线上的在线称量；当时的精度只有老国标中的0.5~1%FS。自60年代

末开始，因国内衡器技术不过关对进出口造成的被动和巨大损失，由中国计量院牵头，召集北京钢

铁研究所，中科院化学所的各路专家，在厦门开会提出研发高精度应变式传感器的历史；首先引进

了当时认为是高精度的板环结构传感器；以后又从国外引入了小量程双连孔式传感器，自此开始，

每年有3~4个与传感器技术相关的学术会议，召集单位有冶金部；航天部；兵器部；计量院；上海

工业自动化所。当年投入传感器技术研究的单位有清华大学；南航；北航；国防科大；太原工学院；

北京科技术大学；国家计量院；航天部各研究所；上海工业自动化所；国内各大钢铁厂计控处；国

内新老传感器厂。还专门办了技术杂志“传感器应用技术”和“衡器”。

   近数万技术人员投身于传感器技术研究；有许多毕业学生以传感器为毕业论文的主题；当时学

术空气很浓，大家都把自已的点滴经验无保留的发表于众；把国际上各国有关传感器的专利收集后

翻释发表，至今，不少老一代传感器界的教授先后去世，但他们无私贡献为中国的传感器事业的发

展打下了基础；中国传感器产业能有今天的世界地位与他们的工作分不开。

  2：中国各大钢铁厂为国内传感器厂家的发展（尤其是余姚各传感器厂家的发展）作出了贡献：

          国内最早对传感器提出迫切需求的是钢铁厂，因当年毛泽东主席认为钢铁产量关系国家存亡；

当政府明白1958年“群众性的大冶钢铁”的土炉子是炼不出钢铁的道理后，就化巨资从西欧各国

引进炼铁炼钢设备，而当这些设备投入使用一段时间后，他们发现一种称为“压头”的东西，订购

备件价昂而困难；于是他们把报废的国外公司生产的各种传感器拿到传感器厂家来要求解剖仿制；

我们的报价对他们来说都认为便宜的；那怕质量比国外的差，甚至很坏了，他们也认了；还把每年

的技改资金事先打入传感器厂帐号；他们热情接待传感器厂家到现场参观；提供国外随机资料。他

们积极参加各种传感器学术会议，把他们的使用情况和要求告知厂家。至今，钢厂还仍然是提供新

型传感器技术信息和试用场地的的主要单位。

  3：常州衡器厂同美国托利多合资，济南衡器厂从日本久保田公司购进久保田桥式传感器制作技术，从

根本上改观了国内的传感器和电子汽车秤的技术和生产状态：

  托利多公司的称重仪表在国内广为销售后，始络冲不出圈子的国内称重仪表行业获得了突发性变

化，各种低价高性能称重仪表先后在上海和常州生产；一种仿托利多公司的无坑汽车秤在国内普及；

久保田桥式和剪切悬臂梁式传感器，成为国内公认的批量生产的传感器产品（几乎成为商品）。

  4：传感器批量生产模式的形成，使国内电子秤最终全盘推倒了原来各衡器厂的机械秤：

         “时机”为一批企业管理人士开创了“批产”模式的传感器生产厂在国内产生，例桥式传感器，

从原价3200元/ 只，降为500元/只；计价秤从2450元/台降到300元/台。人体秤用四只传感器构

成，但价只有75元/台。以致不仅国内原机械秤全部被电子秤取代；电子秤普及到乡镇。而且中国

成为世界传感器的备件生产基地和民用秤的生产基地。以余姚宁波两地为例，电子秤和传感器的总

销售约达4.5~5亿。

  5：国外各传感器著名公司纷纷进驻中国建厂：

         因中国本身有广大的市场；中国有成熟的制作传感器人力资源，故国际上有名的传感器公司和

应变片公司纷纷进入中国，例德国HBM公司；美国托利多公司制造本部迁入中国；美国维谢公

司进入中国；其它还有以色列；西班牙等国的传感器公司进入中国建厂。这些公司生产的传感器主

要外销。

  6：人体秤，厨房秤及各种传感器成为中国出口的一大产品：

         美国和欧洲市场上买到的人体秤，厨房秤几乎都来自中国；国内有许多厂家都有相当数量的外

销传感器生产量，是世界各国电子衡器中传感器备件提供基地。

五：电子衡器和传感器的发展发展趋势和我们的任务：

        我们太平洋公司是国内著名的“高科技术含量传感器”产品的专业生产厂，我们厂的特点是机加

工设备先进；测力设备较完全；传感器产品和衡器产品避开商贸衡器的低价竞争怪圈，这使本公司人

均创利国内领先；实力浓厚。

   我们厂产品的服务领域主要是钢铁行业中的炼铁炼钢，天车电子秤改造和相当量的国外衡器的备

件。依照我们企业的发展模式和国内衡器发展趋势分析，我们必须在继续扩大老产品销售的同时，为今后的生存和发展，作好新市场新产品的开拓。无疑，我们可明显看到我们的今后的任务；

 1：传感器进入外销的门槛提高，进入国际市场，必须通过欧州认证和美国认证，而各国贸易保护政策要

求我们的产品通过C3新标准认证；国内电子衡器的要求也越来越高，我们如何保证传感器在批产中

达到C3级标准（而非专门挑选），显然尚有相当差距；我们的生产线上，尚有许多工艺方法和工装

设计需有人去研究和改进。

 2：柔性加工技术的执行和生产组织模式的改进：根据我公司以生产“非标传感器”为主的特点，如何推

行一种国外一再提出的“柔性加工技术”来对付“多系列多规格少批量”的生产特点，进一步提高生

产效率，这值得我们重视和研究；这不仅需要新的技术人员，还需要新的管理人员，引进全新的生产

管理模式和技术管理模式。

 3：称重方法的发展趋势是动态称重；快速称重；自动在线称重；数字量称重；多参数同步称重（品种；

质量）。我们的技术人员和管理人员都忙于应对日常的业务，我们没有针对这个称重趋势作必要的前

期准备；我们没有后续技术储备，这是应引起重视的。

余姚至今没有生产动态仪表的厂家，而动态称重在工业过程称量中的应用是极迫切的，例我们生

产的用于抓头吊秤；矿车轨道衡的“全称量段钢轨传感器”，设计上无法解决偏置误差（1%~3%FS），但动态称重的求值方法是对整个函数所包络的曲线求真值，故不仅快速而且精度优于静态（0.2~0.3%FS）.又例高速公路收费口需求动态汽车秤；矿山需求动态汽车秤，因静态秤不适应工况。

 4：自动衡器的生产准备：自动启动，自动加卸料和自动处理控制的衡器称为自动衡器：例料斗秤；铁路

的超载报警不断轨轨道衡；包装秤；多台料斗构成的流量秤。

 5：传感器结构设计的更新：传感器结构发展趋势是小型化；模块化（即积木式可装配合成）；集成化；智能化；综合化；组合化；薄型化（超薄型）。我们需作这方面的资料收集和研制。一种超薄型的圆板传感器用于轴重秤和轮重秤(用于高速公路保护)，成为近期的热门需求，因我们事先没有作这方面的储备，而能法进入市场。

6：防爆传感器和防爆电子秤及电子秤的防雷击技术：这类国产化产品和技术的需求相当迫切，但国内

基本需进口；雷击每年给国家带来巨大的损失，国外和外资企业有这方面有成熟产品，我们需作这方

面的开发。

 7：测力传感器的需求量近年来有大量的增加，例扭矩传感器；轧制力传感器（用于钢厂轧机和橡胶混炼

轧辊）；张力测量传感器连同自动控制仪表需求相当迫切：浙江省的化纤和江苏的棉纺，其设备均从

国外二手引进，规模均相当大（纺织品是中国的一个出口强项），而原装张力控制系统急需国产传感

器和仪表取代（原装可能已无法购到，因是国外的老产品）。

六：我们工作中可能会碰到的难点和突破方法：

  1：过去的学校生活是老师通过教材向我们输入知识，我们的任务只是消化知识；问题仅需要付出勤奋，但进入工作单位后，获取技术的方式全变了；例上述我认为需开发的产品，客观存在着，但你不可能全面而方便的获得它；本单位原技术人员也许有较多的信息积累，但肯定还不到可进行系统输出的程度；在市场经济条件下，国外和同行厂技术封锁会相当于严重，这需要我们通过多种点滴信息累集，去作思考和大胆试制。

  2：我们尽管是技术人员，但必须注意市场，甚至参与市场，因企业产品的开发总是由市场需求驱动，我们必须与原销售人员多联系，那怕暂时只需求一只，只要它符合市场的趋势，我们即应投入设计计算和试制的热情；市场提出课题；课题来自市场；课题培训人材，这是可行之路。

  3：国内传感器技术和电子衡器技术，实质上是“拿来主义”；实质是跟着国外先进公司走；我们还没有真正意义上的获有独立知识产权的传感器产品和衡器产品，故我们眼前的任务是如何协同努力，去协同消化理解国外引进产品的设计技术和工艺技术；如何在企业内引成彼此协作，资源共享的氛围和企业文化，是我们需要共同努力实现的。

  4：我们原来学到的知识，具有巨大的可塑性，我们不一定要先熟悉公司老产品的设计后才能进入新产品开发；传感器的设计特点和仪表设计特点都是横向的，而不是纵向的。即新手有条件直接进行新品开发。