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一、概述

稱重傳感器是技術(shù)密集和技巧密集型的高技術(shù)產(chǎn)品。當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)稱重傳感器技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng),集中表現(xiàn)在產(chǎn)品的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性的競(jìng)爭(zhēng)；制造技術(shù)與制造工藝的競(jìng)爭(zhēng)；應(yīng)用高新技術(shù)研發(fā)新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。各稱重傳感器制造企業(yè)都在努力培植自己的核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)和打造核心競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。

電子稱重技術(shù)的快速發(fā)展，電子衡器產(chǎn)品的新需求，對(duì)稱重傳感器的研制和生產(chǎn)提出了新的更加嚴(yán)格的要求，稱重傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性是重要的質(zhì)量指標(biāo),同時(shí)也是用戶最關(guān)心的問題。對(duì)此,國(guó)外一些企業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、電路補(bǔ)償與調(diào)整和穩(wěn)定性處理等方面進(jìn)行許多研究與試驗(yàn)工作,取得較大進(jìn)展。

二、電阻應(yīng)變計(jì)制造工藝技術(shù)的發(fā)展

電阻應(yīng)變計(jì)是應(yīng)變式稱重傳感器的核心器件,其敏感柵結(jié)構(gòu)、基底與覆蓋層材料、熱輸出、機(jī)械滯后、蠕變、

靈敏系數(shù)穩(wěn)定性等工作特性直接影響應(yīng)變式稱重傳感器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。。國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)都把電阻應(yīng)變計(jì)的生產(chǎn)列入應(yīng)變式稱重傳感器的基礎(chǔ)工藝。

三、應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展概況

變式稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向是,把稱重傳感器的準(zhǔn)確度穩(wěn)定性和可靠性作為極其重要的質(zhì)量指標(biāo),以制造技術(shù)和制造工藝為核心競(jìng)爭(zhēng)力,緊緊抓住稱重傳感器的特性問題、生產(chǎn)問題和應(yīng)用問題進(jìn)行基礎(chǔ)研究、工藝研究和應(yīng)用研究?！?/span>

在產(chǎn)生應(yīng)變的彈性元件材料所要求的各種性能中，最重要的性能是滯后和蠕變。實(shí)際上綜合性能再好的彈性元件材料，也存在彈性滯后和彈性后效(蠕變)，提高線性、減小滯后和蠕變最有效的方法，就是把彈性元件應(yīng)變區(qū)的應(yīng)變程度限制在一個(gè)較低的范圍內(nèi)，一般高準(zhǔn)確度的稱重傳感器的應(yīng)變程度都較低，其最大應(yīng)力僅為材料彈性極限的1/4～1/3范圍內(nèi)。實(shí)際上稱重傳感器的線性、滯后、蠕變和疲勞壽命都隨彈性元件應(yīng)變區(qū)應(yīng)變程度減至最小而獲得改進(jìn)，較低的應(yīng)力、應(yīng)變意味著對(duì)理想線性彈性性能的偏差最小，也意味著彈性元件有較大的剛度和較高的固有頻率。

四、值得關(guān)注的幾種新型稱重傳感器

1.集成化稱重傳感器

是指將重量信息采集、放大、變換、傳輸、處理和顯示都集于一體的稱重傳感器，例如：信號(hào)處理電路和稱重顯示控制都集于一體的輪輻式稱重傳感器。

2.多分量稱重傳感器

目前多為測(cè)量垂直和水平載荷兩個(gè)分量，例如汽車檢測(cè)線用的稱重板，其結(jié)構(gòu)原理是在稱重板上加工出同時(shí)感受垂直載荷和水平載荷的彈性元件，相當(dāng)于互不影響的兩個(gè)獨(dú)立的稱重傳感器。

3.碳纖維稱重傳感器

碳纖維稱重傳感器利用的是碳纖維復(fù)合材料，在外載荷作用下電阻值增大的特性。日本學(xué)者柳田博明研制的碳纖維復(fù)合功能材料，以乙烯樹脂為基體，含0.3%～0.6%的碳纖維和31.6%的玻璃纖維。其特點(diǎn)是：在外載荷作用下，在一定的變形范圍內(nèi)，其電阻變化與應(yīng)變呈線性關(guān)系。利用這一特性，日本研制出碳纖維稱重傳感器。

4.Z-元件稱重傳感器

Z-元件是俄羅斯傳感器專家Zotove(佐托夫)教授于1983年發(fā)現(xiàn)的。它是用N型硅單晶，采用平面擴(kuò)散工藝進(jìn)行Al擴(kuò)散形成PN結(jié)，然后用特制溶液在高溫下進(jìn)行Au的擴(kuò)散制成硅片，經(jīng)單面打磨、鍍Ni電極形成歐姆接觸，然后劃片、切割、焊接引線和封裝制成。過去只有溫敏、光敏和磁敏Z-元件，目前力敏Z-元件已有應(yīng)用。其應(yīng)用特點(diǎn)是：體積極小;反應(yīng)靈敏;工作電壓低，工作電流小，測(cè)量電路簡(jiǎn)單;輸出頻率信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接。是研制新一代數(shù)字稱重傳感器的理想元件，有可能促成稱重傳感器、稱重儀表結(jié)構(gòu)和電子稱重控制方式的重大變革。

5.納米稱重傳感器

納米，即10-9m，相當(dāng)10個(gè)氫原子緊密排在一起。納米技術(shù)是在納米空間(0.1～100nm)內(nèi)研究電子、原子、分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特性，以制造具有特定功能的材料和器件。納米材料是納米級(jí)的超細(xì)微粒經(jīng)壓制燒結(jié)而成，其特點(diǎn)是材質(zhì)完全純凈，結(jié)構(gòu)沒有缺陷，具有抗紫外線、紅外線、電磁干擾等特殊功能。

納米固體材料是指具有一定納米尺寸結(jié)構(gòu)和特殊性能的塊體材料，它也具有上述優(yōu)異性能，如合成的TiO2納米晶體陶瓷在室溫下可被彎曲，塑性變形可達(dá)100%;氮化硅陶瓷在納米狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)與極性相聯(lián)系的壓電效應(yīng)。美國(guó)學(xué)者利用納米固體材料在外載荷作用下，其體積變化與載荷成正比這一特性，研制出納米微型稱重傳感器。

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