本文以研究地磅中的數字式稱重傳感器為核心，總結歸納了它的演變過程，分析了數字式稱重傳感器的最新發展 趨勢，進而促進此類產品在更多領域的應用。

0.引言

我國地磅行業的數字式稱重傳感器的應用發展之快使 得一些獨具遠見的外資企業與國內企業制造商均把目光瞄 向了這一極具生命力的產品上來。在本文中，對數字式智能 化稱重傳感器的功能演變過程，從初始階段的數字化前置轉 換、到第二階段的智能化補償與校正、再到第三階段的稱重 系統的智能化應用的演變，進行了簡單概括的論述。

1.數字化稱重傳感器

由于傳統的模擬式稱重傳感器的電阻應變轉換原理決 定了其固有的輸出模擬信號小、傳輸距離短、抗干擾能力差、 安裝調試不方便等缺點。因此，早在二十世紀八十年代就引 起了人們對模擬式稱重傳感器缺點的重視，在不改變電阻應 變式稱重傳感器稱重機理的基礎上，使上述缺點變為優點。 為此國外一些稱重傳感器制造商推出了第一代“數字化稱重 傳感器”，即把原本放在稱重儀表內的放大與AD電路，置于 稱重傳感器罩殼內或附近的接線盒內。數字化傳感器由模擬 式傳感器和數字變送兩部分組成。

上述傳感器由于輸出的是數字信號，因此克服了模擬式 稱重傳感器的信號小、傳輸距離短、抗干擾能力差等缺點。但 是其各項傳感器的性能指標都是以本身的制造、補償、調整 工藝所決定。也就是說，如果傳感器本身的制造、補償、調整 工藝不過關，要靠數字變送來提高或補償整個傳感器的力學 與溫度指標(注意不是數字變送電路本身的溫度指標）是不 可能的。目前國內眾多的外資企業制造商與國內企業制造商 主推的產品都屬于此類型，此類傳感器沒有突破原功能。要 做到第一代“數字化稱重傳感器”的難點在于必須要保證所 設計和選用的數字變送電路及器件不能降低整個傳感器的 力學與溫度指標，也就是說必須使數字變送電路本身的溫漂 和時漂不影響傳感器本身的制造、補償、調整工藝所決定的 力學與溫度指標。另外，一些制造商在局部的功能上有所提 高。但總體上還是屬于第一代“數字化稱重傳感器”。

本階段的數字化稱重傳感器主要特點是不改變傳感器 本身傳統的制造、補償、調整工藝，僅將原先在稱重儀表內的 AD轉換電路移至傳感器內或接線盒內，實現稱重數字信號 的傳送。

2.數字式智能化稱重傳感器

隨著計算機軟件技術的發展，人們設想傳感器本身的缺 陷是否可以通過軟件技術來解決，也就是說由計算機軟件來 完成傳感器的諸如零點補償、溫度補償、線性補償、滯后補 償、蠕變與恢復補償等幾乎全部的補償工藝。這樣可以使得 傳感器本身的制作工藝變得極其簡單，不需要把大量的精力 花在精細的制作工藝上，并且可以大大提高傳感器彈性體與 貼片的合格率。數字式智能化傳感器由模擬式傳感器、數字 變送和傳感器軟件智能化補償三部分組成。

該類傳感器的數字變送部分包括放大、濾波、VD轉換 器、微處理器、溫度傳感器。通過數字補償電路和數字補償工 藝，可進行線性、滯后、蠕變等補償；內裝溫度傳感器，通過補 償軟件可進行實時溫度補償;地址可調，便于應用與互換;遠 程診斷與校正。

第一，此類傳感器技術的核心是軟件智能化補償，采用模糊數學、人工智能等方面的理論，用合理數據處理方法實 現傳感器誤差的數字補償，避免了傳統稱重傳感器中繁瑣的 模擬補償方法，具備了數字補償智能化技術的基本要求。第 二，采用神經網絡自學習功能，解決了因環境溫度的變化對 傳感器橋臂造成測量誤差的影響。具體做法為:將電橋的兩 個輸出電壓信號作為標定數據，采用神經網數據融合對標定 數據進行處理，從而既提高了電橋測量的環境溫度適應范 圍，也提高了其靜態特性。第三，智能傳感器數據預處理方 法，應用于傳感器的非線性校正溫度補償、數字濾波和標度 變換，可實現工業現場傳感器測試數據的前端檢測與處理， 從而提高了自動化檢測作業系統中傳感器的非線性質量。

從上述的數字式智能化傳感器的各種實例可以看出，總 體上這一階段的數字式智能化傳感器主要體現在傳感器本 身的智能化補償與校正上。

3.數字智能化稱重傳感器

嚴格意義上講，數字智能化稱重傳感器的智能化功能不 僅僅反映在傳感器本身的智能化補償與校正上，更重要的是 要實現應用的智能化。隨著數字稱重傳感器應用領域的不斷 擴展，如何把數字傳感器的功能、特點發揮得更好又成為關 注的焦點。真正意義上的“數字智能化稱重傳感器”表現在具 有一種或多種敏感功能，能夠完成稱重信號檢測和處理、邏 輯判斷、閉環控制、雙向通訊、循環自檢和自診斷、自動校正 和補償、自動計算等，具有這樣的稱重傳感器被稱為“數字智 能化稱重傳感器”。從結構上看，可分為整體型集成化結構和 分離型模塊化結構兩種。數字智能化稱重傳感器由模擬式傳 感器、數字變送(放大與A/D電路）、傳感器軟件補償和智能 化自控軟件四部分組成。

最新第三階段的數字智能化稱重傳感器已應用于各種 智能化閉環控制多用途、智能化多分量測量與高速動態數字 信號處理以及網絡通訊等場合，其發展趨勢包括：

(1)智能化閉環控制

智能化閉環控制主要指可應用于各種智能化閉環、高速 高精度動態自補償稱重等應用場合。例如動態高速數字智能 化稱重傳感器，除了用于標準的稱重過程外，還提供分選、定 量灌裝的多用途控制功能。內置信號處理模塊使其可用于快 速、高精度的稱重場合。對于外部因素引起的振動，稱重傳感 器帶有數字濾波器，可以消除這些振動引起的誤差。有些內 置可編程的濾波器還能允許客戶根據不同的應用改變濾波 參數。

（）2)智能化多參量控制

智能化多參量測量是指稱重傳感器本身除具有檢測重 量信息的功能外，還能同時檢測其它多參量信息。例如：電子 吊秤傳感器可檢測加速度，完成動態加速度自動修正；汽車 檢測平臺用稱重傳感器，可同時檢測垂直方向的重量信息和 水平方向的側向載荷，即多分力測量。

(3)高速動態信號處理技術

工業過程控制系統中，數字技術向智能化、開放性、網絡 化、信息化方向發展。利用目前工業過程控制系統中最為熱 點的現場總線控制系統FCS中工業控制軟件的數據處理方 法，首先對系統中的傳感器進行結構與數據處理的特性分 析，提出了 FCS的數據處理方法，據介紹對處理平穩傳感器 數據和非平穩傳感器數據都具有適應性。

4.結束語

上述文章對數字式智能化稱重傳感器功能演變過程，從 初始階段的數字化轉換、到第二階段的傳感器本身的智能化 補償、再到第三階段的傳感器擴展稱重系統的應用，特別是 “智能化”功能演變的論述中，可以看出數字式智能化稱重傳 感器的功能，除了數字化或數字式的傳感器性能的補償與數 字量的長距離傳送功能外，更不能忽視的是擴展其應用于各 種智能化閉環控制多用途、智能化多分量測量與高速動態數 字信號處理乃至網絡化通訊等場合。可以看出，數字式智能 化稱重傳感器已從傳統傳感器的單一功能和單一檢測向多 功能和多參量檢測，由開環數據傳送向主動閉環控制和信息 處理，由孤立一次儀表向系統化、集成化、網絡化方向發展， 這應是我國數字式稱重傳感器制造行業目前和今后的發展 方向 。