孫登林

1 引言

目前我國的衡器行業(yè)發(fā)展迅速數(shù)量之快，應(yīng)用領(lǐng)域之廣是前所未有的，它帶動了不少行業(yè)的前進(jìn)，特別是對應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)行業(yè)起到很大了相當(dāng)大的推動作用，同時(shí)也使其技術(shù)進(jìn)步得到了提高。自從電子地上衡和電子地中衡普遍采用日本久保田公司引進(jìn)的應(yīng)變式剪切力橋式稱重傳感器開始，全世界稱重領(lǐng)域還沒有任何一種單一的稱重傳感器在衡器行業(yè)中取得如此大規(guī)模的應(yīng)用，同時(shí)它質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，對于我國電子衡器的普及應(yīng)用，存在著極大的合理性與其它和優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)變式稱重傳感器適合于中等準(zhǔn)確度級別的電子衡器應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在安裝簡便、鋼球承力運(yùn)動靈活、應(yīng)變計(jì)為平面粘貼，其粘接力牢固均勻，比圓弧面易于粘貼、可靠性好等方面。由于使用數(shù)量大，其配件大量使用標(biāo)準(zhǔn)件、專用機(jī)床加工、批量化生產(chǎn)采購銷售等環(huán)節(jié)，帶動了鋼鐵、機(jī)械加工、熱處理、表面處理、密封膠、激光焊接、等離子切割、等離子焊接、電纜電線等行業(yè)的發(fā)展。但同時(shí)由于是批量化生產(chǎn)，其改進(jìn)、改型、應(yīng)用也相應(yīng)受到了制約。人們會一味追求價(jià)低質(zhì)優(yōu)的同等傳感器替代它，尋求個(gè)性化的目的難于實(shí)現(xiàn)。以2009年5月份的上海衡器展覽會上各廠家所展出的傳感器類型看，眾多的廠家都有不同程度的改進(jìn)改型，其目的只有一個(gè)就是在空前的低利潤下尋求以最小的成本獲取最大利潤空間，不管傳感器生產(chǎn)廠家如何宣傳，但作為用戶仍不敢貿(mào)然使用。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析

下面分析幾種已出現(xiàn)的傳感器結(jié)構(gòu)（簡易結(jié)構(gòu)圖見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5）的利弊，以供參考。

圖1 彈性體底座常規(guī)結(jié)構(gòu)圖

圖1 為彈性體底座常規(guī)結(jié)構(gòu)圖，在該結(jié)構(gòu)下可以做如下改進(jìn)。①在原結(jié)構(gòu)形狀不變的情況下，改彈性體和底座的材質(zhì)；②改兩頭緊固螺釘?shù)膹?qiáng)度等級；③不改彈性體材質(zhì)，只改底座材質(zhì)，普通合金鋼焊接改為鑄造材質(zhì)，由于鑄造件太脆受力變形易斷裂，于是就改變底座的支撐面。

沒有深入研究的廠家不改變焊接結(jié)構(gòu)，直接將材料一換就用，在應(yīng)用中就出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。基于目前產(chǎn)品銷售價(jià)低，斷裂數(shù)量比例又不高，所以廠家都愿意選用。從性價(jià)比看，有存在好處，可使秤體結(jié)構(gòu)不變，不用新設(shè)計(jì)秤體圖紙、 更改工藝、便于秤的長期穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖2 彈性體與底座采用滾針隔離支撐結(jié)構(gòu)圖

圖3 彈性體與底座一體式結(jié)構(gòu)

改變現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的彈性體與底座的連接方式（即原結(jié)構(gòu)中心點(diǎn)上下均為中心線受力方式）如圖2、圖3、圖4、圖5所示。栓直徑變小，螺牙松動旋緊力不夠，對橫向剪切力考慮不周，在車輛上下沖擊過程中，存在橫向剪切力。在當(dāng)今市場情況下，秤體變形就不得不考慮，地基變形也在不斷增大，汽車的載重量越來越大也是一個(gè)客觀因素。

圖5 桿端關(guān)節(jié)軸承拉式結(jié)構(gòu)

橋式剪切力傳感器在中國已形成了強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)鏈，不經(jīng)過重大的創(chuàng)新改進(jìn)，滿足現(xiàn)狀，進(jìn)入低價(jià)傾銷，其技術(shù)含量已完全進(jìn)入到勞動密集形行業(yè)，競爭已是必然，其好處是普及了電子地中衡和地上衡，帶動了相關(guān)的儀表行業(yè)發(fā)展。

3 國內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

圖4 兩端軸銷式結(jié)構(gòu)

在正常受力情況下，傳感器對偏載有一定的抑制作用，而改變后的結(jié)構(gòu)大多底座為整體平面，彈性體兩頭改用滾軸或軸套，墊片、凸臺與底座相連，不改變上部連接方式，這種改進(jìn)的共同點(diǎn)就是上下連接螺

鑒于此國內(nèi)衡器和傳感器行業(yè)的一些標(biāo)準(zhǔn)也需要針對國情進(jìn)行適時(shí)更新改進(jìn)。

反觀傳感器行業(yè)的發(fā)展歷程，近10年來在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面取得長足進(jìn)步，尤其是長江三角洲在鋼制彈性體傳感器方面的成品生產(chǎn)，帶動了全國產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；珠三角則是在家庭用品秤傳感器方面率先進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?。而技術(shù)原創(chuàng)性則毫無建樹。

在無法突圍之時(shí)，個(gè)別企業(yè)打出數(shù)字傳感器這張新牌，但真正在市場上使用又有多少是能徹底將模擬式的弊病改掉？精度又能達(dá)到多少？有多少又是能嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)檢測的？所使用小功率貼片元器件在高低溫潮濕日曬雨淋的露天環(huán)境中，可靠性能達(dá)到什么程度？都是未知數(shù)。

傳感器所用電阻應(yīng)變計(jì)也同樣處于低水平徘徊，有的廠家公布技術(shù)上有這樣那樣的突破，但目前還是比較常用的幾種如酚醛—縮醛、酚醛一環(huán)氧、酚醛玻璃絲布增強(qiáng)、聚酰亞胺、聚醚醚酮等應(yīng)變計(jì)基底膠，使用的還是漆包線行業(yè)的酚醛縮醛膠粘劑體系。其缺點(diǎn)主要有：片子基底柔軟、易受潮濕水氣影響，難以制作出精度高、長期穩(wěn)定性好的傳感器；制作過程中散發(fā)氣味相當(dāng)大，不符合國家的環(huán)保要求。盡管目前以低價(jià)傾銷占領(lǐng)市場，但環(huán)保這個(gè)欠賬遲早是要還的。不論目前各個(gè)廠家采用何種措施進(jìn)行創(chuàng)新，但仍然改變不了主流生產(chǎn)模式，除非是新膠、工藝與此匹配，否則就只能是作作樣機(jī)而已，不能投入實(shí)際生產(chǎn)中。

目前我國傳感器行業(yè)最為迫切問題不是數(shù)字化的推進(jìn)，而是小小應(yīng)變計(jì)基底膠沖出行業(yè)困境。但因?yàn)樾袠I(yè)用量少，所以不被重視。值得高興的是，應(yīng)變計(jì)箔材國內(nèi)近幾年進(jìn)步很快，依賴進(jìn)口的局面已大大降低。

4 專業(yè)化發(fā)展期望

目前隨著其它行業(yè)的進(jìn)步帶動傳感器衡器行業(yè)的專業(yè)化發(fā)展，如各種產(chǎn)品的模塊化、配套化，給后續(xù)生產(chǎn)帶來了便利條件，如彈性體加工、熱處理、表面處理，鋼廠、鋁廠提供專用的型材、應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償片、粘接劑配套供用，傳感器附件電纜、電線、封膠、測試儀表，可以說是樣樣齊全，投資不大就可以進(jìn)行傳感器的生產(chǎn)，短期內(nèi)各個(gè)廠家的傳感器所能達(dá)到的常規(guī)性能相差不大，像穩(wěn)定性和綜合性能等方面不能進(jìn)行長期監(jiān)督，保修期又只有一年，以及許多電子衡器使用時(shí)間不長就報(bào)廢，體現(xiàn)不出優(yōu)勢及好壞。

目前全行業(yè)都向低價(jià)進(jìn)軍，追求數(shù)量大，規(guī)模化生產(chǎn)，大量投資測力機(jī)、高低溫調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備、檢測試驗(yàn)設(shè)備，相互之間比占地面積、投資規(guī)模、產(chǎn)值、擁有客戶，但很少人對前述的幾個(gè)問題加以關(guān)注。

在國家整體經(jīng)濟(jì)利益中，拼命向大而全進(jìn)軍，卻忘記了這個(gè)小而全、品種多、小批量個(gè)體差異非常大的行業(yè)。近年來全國衡器展覽會一樣上，恨不得將整個(gè)展會變成私家展會。對整個(gè)行業(yè)來說是個(gè)悲哀，看不起小企業(yè)，而往往創(chuàng)新就在小企業(yè)，就小小的應(yīng)變計(jì)而言，上海一個(gè)小企業(yè)就走在了幾個(gè)專業(yè)大廠的前面。但由于大企業(yè)有強(qiáng)大的宣傳攻勢，既使是錯誤的也能形成短期內(nèi)的市場優(yōu)勢。

5 傳感器擴(kuò)展應(yīng)用的幾個(gè)典型領(lǐng)域

5.1 起重力矩限制器行業(yè)

我國的起重機(jī)行業(yè)發(fā)展相對較慢，技術(shù)也相對落后，加上企業(yè)之間競爭無序，產(chǎn)品事故常出，所以國家相關(guān)部門發(fā)出文件，指定設(shè)備上必須加裝力矩限制器，防止超載出現(xiàn)事故。過去該行業(yè)也采取過相關(guān)措施，使用過不同類型的方法進(jìn)行測量，如機(jī)械彈簧法、應(yīng)變式傳感器稱重法等。經(jīng)過幾年的發(fā)展，大家認(rèn)為還是應(yīng)變式稱重法比較可靠，造價(jià)也低，技術(shù)成熟。故從2007年開始就大量使用，走在行業(yè)前端的是常州常欣、安微高靈兩個(gè)廠，其產(chǎn)值、銷售收入現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為在傳感器行業(yè)內(nèi)的前幾名。雖技術(shù)含量并不高，但的確找準(zhǔn)了方向。

5.2 高等級公路計(jì)重收費(fèi)用稱重傳感器

我國最近5年在計(jì)重收費(fèi)上也做過不少改進(jìn)，大車重型車計(jì)重收費(fèi)逐步被人們認(rèn)同，也基本合理，但就這個(gè)稱重的軸重臺和道路的關(guān)系就很難協(xié)調(diào)，道路施工者要求是開挖量、安裝量越少越好，可這又是作軸重臺的人難于實(shí)現(xiàn)的，秤體越薄精度和壽命以及可靠性都難于保證，變形也大，加上這種工程要求交貨期非常短，價(jià)格又不高，又不能過高存貨，現(xiàn)買現(xiàn)賣，它的發(fā)展可想而知。

我國大型貨運(yùn)車超載現(xiàn)象普遍，對秤體的損壞也相當(dāng)大，傳感器不論放在路面下，還是路面的兩側(cè)，其損壞程度是一樣的，加上道路的排水系統(tǒng)被雨水泥漿堵塞，傳感器浸泡水里，污損嚴(yán)重，秤體變形扭曲，傳感器難達(dá)到生產(chǎn)廠家所指定的使用環(huán)境，其測試精度難以實(shí)現(xiàn)。一個(gè)便攜式彎板輪重臺，在車輛通過時(shí)要求速度均勻、限制方向正確、地平等等都還誤差較大，重復(fù)性都不一定滿足要求，而埋入道路里的不受限制的軸重臺就能很準(zhǔn)確計(jì)量，這在某種情況下難以服人，加上這種臺板整體加工外表硫化橡膠，一旦出故障，維修難上加難。

采用單只稱重傳感器的組合軸重臺，雖然臺體重、尺寸大、高度高、道路開挖量大、施工周期長，但維修方便，維修成本低，稱量準(zhǔn)確性也高。但我國目前制作的這種軸重臺的技術(shù)綜合考慮不周，給使用者的印象不好，從材質(zhì)選用、熱處理、表面處理、美觀、維護(hù)的簡便性、防沖擊、防雨水泥漿的堵塞情況等都不是人性化設(shè)計(jì)。道路招標(biāo)者是軸重臺制造者的上帝，軸重臺制造者又是傳感器制造者的上帝，儀表、電控系統(tǒng)則是另外一套制造者，相互很難協(xié)調(diào)配合，不能在一起共同研究改進(jìn)。尤其傳感器行業(yè)受打壓的情況最為嚴(yán)重，自身的責(zé)任一是結(jié)構(gòu)不合理；二是連接導(dǎo)線電纜斷裂，鼠害原因，防水不好，絕緣電阻下降等。

應(yīng)變式稱重傳感器作為衡器行業(yè)中的一員，有其責(zé)任創(chuàng)新改進(jìn)，要擴(kuò)充應(yīng)用領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展，借鑒其它行業(yè)發(fā)展思路，充實(shí)企業(yè)，使行業(yè)內(nèi)每個(gè)企業(yè)都能各有所長，共同前進(jìn)， 步入良性循環(huán)的軌道。

參考資料

[1] 劉久卿.電阻應(yīng)變式稱重傳感器. 中國衡器協(xié)會專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)教材, 2006

[2] 王云章. 應(yīng)變式傳感器故障分析與修理[M]. 中國計(jì)量出版社, 1995

[3] 電阻應(yīng)變計(jì)產(chǎn)品樣本.上海一靈電測儀器有限公司, 2009

[4] 廣州電測儀器廠產(chǎn)品樣本. 2008

[5] GB/T7551-2008稱重傳感器.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).中國標(biāo)準(zhǔn)出版社