应变式称重传感器技术现状及创新发展趋势_待续_刘九卿.caj

DOI: 10. 13228 / j. boyuan. issn1002 －1183. 20150086

应变式称重传感器技术现状及创新发展趋势( 待续)

刘九卿

( 中国运载火箭技术研究院第702 研究所〃北京100076)

摘要: 根据近些年来国内外应变式称重传感器结构设计与计算、制造工艺与工艺装备、计量性能检测等技术进步与新产品和自主知识产权产品研发情况〃介绍了国际、国内应变式称重传感器技术发展现状。在分析国际应变式称重传感器发展潮流和战略前沿技术的基础上〃介绍了结构设计、制造工艺、具体应用方面的创新发展概况和面对新需求的转型发展趋势〃并提出了当前预先研究、产品开发与扩大应用方面的研究课题。

关键词: 称重传感器; 结构设计; 制造工艺; 工艺装备; 技术现状; 发展趋势; 研

究课题

文献标志码: C 文章编号: 1002 －1183 ( 2015) 02 －

0045 －07

应变式称重传感器技术涉及敏感、传感机理

研究与分析〃结构设计与弹性元件材料〃制造工

艺与工艺装备〃电路补偿与调整〃防护密封与稳

定性处理〃计量性能检测与评估等方面〃约有20

余种技术。其突出特点是: 技术含量高———设

计和制造所涉及的技术与工艺内容离散大〃具有

多样性、边缘性、综合性和技艺性等特点〃是多

个学科、多种技术的交叉与融合; 工艺难度大———是支持工艺、基础工艺、核心工艺、特殊

工艺的科学运用和集成; 管理要求严———国际建议、国家标准、国家计量检定规程检测项目多〃质量控制与批量生产的统计制程管理要求严格。进入21世纪以来〃随着科学技术的进步和工业自

动化水平的提高〃在自动称重计量和在线称重计

量所用的电子称重系统和电子衡器产品需求量不

断增加的强力牵引下〃称重传感器技术与产品得

到较快速的发展。今后各称重传感器制造厂商〃

在国内外电子衡器市场上比拼的重点将是增加称

重传感器的技术含量〃提高准确度、稳定性

和可靠性〃降低生产成本〃扩大应用范围。

1 国际应变式称重传感器技术发展现状

美、德等工业发达国家的著名制造公司在应

变式称重传感器结构设计与制造工艺技术、生产

工艺装备与大批量生产统计制程管理水平、产品种类规格与市场占有率方面处于国际电子衡器市场的引导者地位。美国VISHAY ( 精密测量集团公司) 〃德国HBM ( 霍丁格包尔文电子测量技术有

期

限公司) 是典型的代表性企业。美国 VISHAY 公 司旗下有专门研究、设计、制造应变电阻合金箔 材、电阻应变计和静动态应变 电 测 设 备 的 MM 、 BLH 、JP 公司; 有研究、设计、制造各种 应 变 式 称重与测力传感器的 Sensortronics 、 Tedea-Hunt- leigh 、Celtron 、Ｒevere 、BLH 公司; 有研究、设 计、制造特种传感器的 Nobel 公司; 有研发称重系 统的 BLH 、Nobel 、PM 公司。德国 HBM 公司有多 个技术研发部门〃主要有电阻应变计、测力与称 重传感器、测量仪表、信号调整与数据采集系统、 分析与 标 定 软 件、 数 字 称 重 系 统、 扭 矩、 位 移、 压力传感器等。处于国际电子衡器市场引导者地 位企业的研究成果和创新产品〃基本代表了当前 国际应变式称重传感器技术发展潮流〃有些研究 课题引入了多个

学科的新技术发展和新功能〃属 于战略前沿技术〃值得处于国际电子衡器市场挑 战者和追随者地位的企业学习借鉴。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; 开拓新领域从传统型向无线 网络、物联网需要的全新型 ( 如无线型、微型化、 低功耗、低成本) 转型发展的竞争。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。

1. 1 企业共同理念和实施方法

从近几年国际衡器工业展览会上展出的产品 和对多家处于国际电子衡器市场引导者地位企业

作者简介: 刘九卿 ( 1937—) 〃男〃研究员; 收稿日期: 2014 － 08 － 20

产品的分析〃可以得出这些企业研制产品的共同

特点是: 载荷引入方式和弹性元件结构及附件

设计更合理; 弹性元件材质更精良; 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;制造工艺和性能检测更精细; 电路补偿与

调整工艺更完善; 外观质量更完美。这些企业

研发、生产、管理的共同理念和实施方法如下: ( 1) 重视基础技术、基础工艺和共性关键技

术的研究〃做到基础研究与预先研究、共性关键

技术研究与应用技术研究、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

材料和制造工艺的可重复性等) 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〃做到工艺装备

最先进。

( 3) 瞄准世界称重传感器技术发展潮流和战

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、

效益增值性〃始终保持称重传感器技术和预先研

究课题的领先地位。

( 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〃努力做到生产工艺的科学性、合理性和可重复性〃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〃实施创

新竞争战略。

( 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国际

建议和国家标准的要求。

正因为如此〃这些企业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。水下与钻井下测量、耐压防爆、抗辐射、耐腐蚀的特种产品; 微小和超大量程;多参数测量与动态称量; 集成化与模块化结构任

用户选购〃并做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