称重传感器是电子称重技术中的核心部件,它的技术发展直接影响着整个行业的进步。应变式称重传感器,基于电阻应变计的工作原理,自20世纪30年代以来,经历了多次技术创新和工艺改进,逐渐成为现代电子衡器的核心组件。
电阻应变计的发展是称重传感器技术进步的重要里程碑。1936年至1938年,美国的Simmons和Ruge分别研制出纸基丝绕式电阻应变计,开启了这一领域的先河。随后,电阻应变计被应用于军事工程的电子测力和称重计量,催生了应变式负荷传感器的诞生。这些早期的传感器以其结构简单、精度高、响应速度快、稳定性好和寿命长等优点,广泛应用于各种测力和称重系统。
1952年,金属箔式电阻应变计的出现,进一步提升了传感器的准确性和稳定性。新的粘贴工艺使得传感器的性能得到显著提升。1973年,霍格斯特姆提出的切应力理论,推动了剪切梁式负荷传感器的发展,这种传感器在结构和性能上都有显著优势。1974年,大井光四郎、埃多姆和斯坦因等人利用有限单元法进行结构优化,通过计算机模拟提升了传感器设计的精确度。
蠕变问题一直是高精度传感器面临的挑战。70年代末,前苏联学者H.科洛考娃的蠕变补偿电阻应变计理论,为减小蠕变误差、提高传感器准确度等级提供了有效解决方案,特别是在低容量电子计价秤领域发挥了重要作用。
随着电子称重技术和电子衡器的快速发展,对传感器性能的要求不断提高。80年代,国际法制计量组织(OIML)制定了《称重传感器计量规程》,统一了电子衡器的误差评定标准,推动了传感器的标准化和规范化。新规程的实施,促使企业不断提升工艺水平,改进制造工艺,以满足更高精度和长期稳定性的需求。
未来,称重传感器的发展趋势将更加注重集成化、智能化和网络化。集成化体现在传感器与电子元件的更紧密融合,以实现小型化和多功能化。智能化则涉及传感器自我诊断、自我校准和数据处理能力的增强。网络化意味着传感器将更好地融入物联网系统,实现远程监控和数据分析。
此外,柔性制造、虚拟设计等先进技术的应用也将促进称重传感器的创新。通过仿真技术,可以在设计阶段就预测传感器的性能,减少实物试验,提高研发效率。柔性制造则能适应市场需求的变化,快速响应定制化和多样化的产品需求。
应变式称重传感器技术的发展历程是一个不断突破、不断创新的过程。从材料科学的进步到设计理论的深化,再到制造工艺的优化,每一次变革都推动了传感器性能的飞跃。未来,随着科技的持续进步,称重传感器将在精度、可靠性、智能化等方面实现更大的突破,为电子称重技术提供更为坚实的基础。