就我国地磅的现状，以及对未来的发展方向谈谈。结合我国数位称重测力领域资深专家近年来的观点，从宏观的角度对称重测力技术领域做了全面的分 析。为我国称重测力技术，乃至地磅工业的发展提供有力的保障。

称重测力技术是地磅工业的核心，是自动化 控制和贸易计量的重要手段，是现代化建设中不 可或缺的技术工具。如应用于电站、化工等企业 的锅炉燃煤系统，可有效利用能源.加强企业管 理；应用于冶金等行业的张力、乳制力的测量， 能节约原材料提高产品质量；用于港口、车站、 机场，可加快海、陆、空运输的计量速度，提高 作业效率，增加商贸经济效益；在国际贸易中， 还可提高国家主权地位。我们要充分利用“十一 五”的发展机遇与挑战。本文结合我国数位资深 专家 的 观 点 , 来分 析我 国 衡 器 工 业 发 展 的 现 状 , 并对其进行展望。

一、技术前沿

1.动态称重是称重领域的重大难题 动态称重(Weigh in Motion. WIM)是一项复杂的技术。现有的机械衡器和电子衡器都离不开两 个必需条件：一是重力场，二是静力平衡，因此 将这些称为静态衡。实质上物体的质量是不能直 接进行测试的，它是基于牛顿第二定律所描述的 所有的物质惯性特性而建立的，即F=ma的特殊形 式，W=mg式中g为重力场的重力加速度。但在科 研、生产中，常常需要对运动中的物体进行称重， 这时静态质量测量法和静态电子秤就无能为力了。

为了解决称重领域的这一重大难题。国外学 者早在20世纪80年代中期就开始了研究工作， 并巳取得阶段性的成果。目前，动态称重技术巳 经有了新的进展。对物体在运动中进行称重是由 称重传感器和称重控制仪表等部分组成的动态称 重系统，严格来讲它是一种数据采集系统，并没 有实现闭环的自动控制。也就是说，它只对系统 给出的信号值进行数字滤波、估算等特征性的处 理。所以目前的动态称重方法主要是以信号处理 为主的一种方法。实际上影响动态称重测量值和 真值之间的误差主要取决于动态称重时的扰动和 称重系统的量值传递函数。近年来我国动态称重 技术的发展也取得了丰硕的成果，比如通过软件 补偿的电子钢丝秤、公路车辆检测用的轴重秤、 以及新型动态称重模块的研制等等。我们应该不懈努力、继续创新，只有这样我们才会取得更大 的收获。

2.动态称重中需要攻关的技术及装备

运动中的物体快速通过称量设备产生的信号 可看作是物体的静态称重信号与动态的物体振动 信号的叠加。采用各种手段将振动的影响降低到 最小是动态称重技术的核心。为此在动态称重领 域必须解决如下关键技术及装置。

（1）快速动态响应的高精度称重传感器和高精 确度快速动态称重仪表技术及装备。称重传感器 技术包括动态传感器测试以及模拟试验场地及装 置等。传统的电阻应变式称重传感器，由于动态 响应较慢巳跟不上高速动态称重场合而石英晶体 称重传感器以其频率响应宽、动态称重速度快、 称重信号稳定的特点尤其受到青睐，在国外己有 实际现场安装应用的实例。这项技术在我国还属 于弱项。称重仪表技术包括软件开发装置、模拟 试验装置、仪表全性能测试设备、数字信号处理 器(DSP)系统的快速动态称重CPU结构设计、高速动态称重轨道衡等。

（2）高速动态称重数据处理关键技术及应用。 包括振动与自振频率测试、频谱分析、函数记录、 阻尼系数测试、多普勒雷达测速等。用先进的、 最新的信号处理方法一经验模分解法(EMD)将称 重信号中的动态分量分离出来，从而得到反映真 实轴重的稳态值。

（3）动态称重的测试环境和实验条件。建立动 态称重测试环境和对测试环境的有效分析是解决 动态称重技术的重要保障，它为其提供强有力保 障的技术数据和分析数据。模拟仿真阶段我国巳 取得了一定成果，现场实施阶段我们必须孤注一 掷的去攻关。

3.无线传感器网络

无线传感器网络 WSN(Wireless Sensor Network)

是一种自组织网络，通过大量低成本、资源受限 的传感节点设备协同工作实现某一特定任务。它 是信息感知和采集技术的一场革命，是21世纪最 重要的技术之一。

传感器网络为在复杂的环境中部署大规模的 网络，为进行实时数据采集与处理带来了希望。 WSN在其他传感检测系统中的应用巳经为它在称 重测力技术应用中奠定了基础。

4.多分量测力技术是一项新兴技术

对空间任一力值矢量在择定的三维坐标系中 最多可被分解为6个分量即3个力值分量Z、X、 Y和3个力矩分量Mx、My、 Mz。多分量测力技术 即是指对6个分量中的至少两个分量同时进行测 量的技术。

随着科学技术的不断发展尤其是国防科技的 不断发展多分量测力技术的应用也越来越广。如 用于飞行器模型风洞实验和直升机旋翼动力学研 究中的多分力天平、用于测量和控制机器人关节 的多分量力传感器、用于汽车轮胎性能检测的多 分量测力仪、以及石油钻探受力测量、发动机推 力矢量测试等近10年发展起来的用多分量测力仪 进行测力机(材料试验机等)性能的检测应用不仅大 大丰富了多分量测力仪的应用领域而且很大程度 上提高了多分量测力仪的设计、制造、试验及应 用水平。

我国衡器工业发展到今天巳经取得了突破性 的进展，随着自动化控制技术的发展，摆在我们 衡器工业人面前的问题也是层出不穷，除了上述 外还有诸如：冶金、化工、铸造、航天、核电等 行业对高温电子秤需求迫切；张力在线动态检测 传感器；连铸钢坯定尺定重切割技术等都己摆在 我们面前，要求我们去不断开拓。

二、发展趋势

1.光纤光栅称重传感器研究

近年来，光纤光栅传感器己被广泛研究和发 展。由于光纤传感器具有小尺寸、高灵敏度、抗 电磁干扰和易组成准分布测量等优点，使其成为 测量应变、温度、压强、加速度、冲击力等物理 量的理想传感器。满足布喇格反射条件的光纤光栅反射波长，在外界物理场的作用下，因其栅格 周期或折射率的改变而发生漂移。利用光纤布喇 格光栅(Fiber Bragg Gyration, FBG)进行传感，最大

的优点在于FBG的波长绝对编码特性，这使得测 量结果不受光源功率的波动和系统损耗的影响。 而且采用光纤传感技术可以组成分布式网络，符 合现代智能网络化发展。

由于光纤光栅作为传感器相对于传统传感器 有以上优势，近期围绕着光纤光栅应用在称重领 域的研究巳有大量报道。巳发表的研究报告中对 光纤称重传感器研究有了实质性的突破。

2.动态称重和数字称重是电子称重技术发展 的必然趋势

其中数字称重系统与模拟称重系统的根本区 别是：（1)模拟称重系统其最底层的溯源器是标准 法码，而数字称重系统为标准力源，这一特性奠 定了数字电子衡器无法码检定的理论基础，为工 业称重计量节省了大量人力物力。（2)数字称重系 统可对本系统内的每一个称重传感器有识别、自 检、控制的能力，大大提高了系统的自动控制能 力。正是数字称重技术克服了模拟称重系统固有 的缺点，使称重计量技术跟上现代工业生产过程 自动化、智能化的发展潮流。所以数字称重传感 技术是现代称重计量与控制系统工程的重要发展 方向，能适应代表现代控制技术发展趋势的现场 总线、控制网络和信息网络技术发展的需要。

3.地磅向小型化、模块化、集成化、智 能化及综合化发展

根据国内外市场需求可将电子衡器的发展趋势 归纳为：小型化、模块化、集成化、智能化及综合 化。（1)小型化：电子平台秤其结构就体现了体积 小、高度低、重量轻，即小、薄、轻的发展方向。 (2)模块化：如大型动态电子汽车衡等，秤体采用几 种等宽度的标准模块，经组合可形成5〜28m的多 种规格秤体。这种模块化的分体式结构提高了产品 的通用性、互换性和可靠性，还降低了成本。（3)集 成化：实现秤体与称重传感器、钢轨与称重传感 器、轨道衡秤体与铁路线路的一体化或集成。（4)智 能化：称重显示控制器与电子计算机相结合，利用 后者的智能来增强前者的功能，从而使电子衡器能 够进行推理、判断、自诊断、自适应以及自组织 等。（5)综合化：综合各种技术来同时解决称重计 量、自动控制、信息处理等问题。