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從scI論文統計分析看地磅稱重傳感器技術領域的科研發展

時間:2017-06-06 04:23:59   點擊數:

根據收集的最近1o年來被 scI收錄論文的分析統計數據,對目上與稱重傳感器相關的技木學科領域的研究情況與進展做了簡單介重召, 從整體上看, 我們國家的論研究水際相比相差不大。 最后了部分研究成果, 地磅稱重傳感器制造技術發展況提出 

引言

學引文索引,即 SCI( Scientific Ci,ation Index)是美科學息研究所( ISI)編輯出版的引文索引類, 創辦于1964年, scI從全球數萬種期中選出約35oo期刊,及數、理、、農、林、生命科學、天文、地理、環材料工程等自然學各學科。依據報學家費爾出的科學引文分, scI它嚴的選刊標準和評估程序挑選,而且有增,只會出最具影響最相最可信的信,而做到 scI收錄的獻能全面覆蓋全世重要和最有影響的研究成,反映當前技木領域的最新研究進展技術展趨勢。 scI這一刊物的論 scI, scI不僅照國, , , 等條件索出獻的表情況, 可以査看發表用情, 從而了解其研究果的高低, 跟蹤其最新的研究進展 。因,,scI已經成過我國高校科研単個非常重要科學研究與應用的評價指標, 有著要的影響 

1985 oIML發布 R6o?稱重傳感器計量規程?國際建議,將用于質測量的負荷傳感器稱為稱重傳感器; 將用于力值計量力值傳遞的負荷傳感器稱為力傳感器。上世紀4o年代, 電阻應和電阻應變式負荷傳感器(Load Cen)被研制來后,年的發展,應變式稱傳感器經在稱重測力等領域據了絕,其他如容式,電式,石英諧振式等原理的稱傳感份額很小。我稱重傳感行業從紀八十代開始引進外先進技術開始發展起步, 隨著民經濟, 特別是電技術行業的快速發展, 已經成為了個高度產業化成熟行業。但,并不意味著與之相關就應當被忽視;相反,解當前科領域的研究成果現狀,而引進成熟的科,將新技術新成果化為,才能促進稱傳感器行業的科技進, 稱重傳感器行業未來在國際上的竟 

為客觀解我傳感器關的領域的科發展,通過 ISI Web of Science SCI系統,近幾年涉及稱重測力傳感的相關論文收錄,并進単的統,希望能對我的稱重傳感器相技術研究方向的選擇上提供些啟示 

1.  scI文獻檢索結果與統分析

1.1論文數據收集與時分布

本文首先以=1oad cen$”為i(稱重傳感) ,時間跨20002016,數據庫檢索出被SCI收錄的科研論文178篇。從圖1可以看出,近10年來,與1oad cen強相關的文獻差不多均每年都有1o~15篇左右。可,稱重傳感這一領域的科學究與應用并非無津。

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本文再以“標題”=“1oad cell$ 0R“force transducer$ 0R“force sensor$”為檢索條(力傳感, 稱重,力等) ,時間跨度2ooo2o16年,共檢索出文獻1225十年的發表時間2,,力傳感這個大范圍內,其相關的研究果有升的造勢。相信在力器這個領域未來的是可以期待, 未來應該會有更科研參與進來, 并創造更科研成果

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1.2論文地區分布

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對上述搜索結果進行國/地區統計,結果如表1 (僅稱重傳感) ,表2 (力傳感器(含稱重) )所示, 了發表論文數量最的前8個國/地區。

根據以上統結果,可以看出,進入21世紀以來,我國在涉及到稱傳感器的細分領域的研究成果并不突,在這個領域的研究成果居于首位。不過,將范圍擴大到力傳感器(含稱)較大領域,我國的究成表現出色,總的發表論文數位居第一。總的來說,我國在稱重測力傳感器關的科研領域與國外差距并不大。

1.3研究領域分析

本文相關文獻按傳感應用究和傳感技術究分成兩大,步將涉及傳感研究的文獻細分為醫學/關應用研,/環境相關應研究,工程用研(主要是制造裝,機械電子, 建筑等)和其他領域研究(如教,研等方) 。由于時精力的限制,文僅對1o年來( 2oo7 ~2016) ,傳感(“標”=Load Ce11$”)的論,146獻進行了分類,結果如表3所示。

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從表中可以看出,約有三分之一的文獻關注點是稱重傳感器自身技術研究方面。所以,雖然商業化的稱重傳感器技術已經十分成熟, 但仍有不少學者在這一傳感器技術領域進行, 這些文獻中主要涉及的有: 電阻應變式傳感器的性能提高(如計量技術提高,彈性體材料改,動態稱重技術等) ,結構改進(如多維力傳感)等,以及一些新材料、技術在稱傳感面的應用,如MEMs技術,光纖技術,敏感材料(后續) 在涉及到稱傳感的研究方,傳統的工程領然是稱傳感最主要的應研究領域不過,醫療/生物領域,涉及的重傳感的應用究緊,經接近文數量的五分之一  著人們對健康護理要求的日益提及老到來, 今后稱傳感在這一領域勢更廣闊用前/環境也一個得關注的領域, 比如當前我們生活中經常 PM2.5, 其精測量就與稱重傳感器有

2. 部分傳感器技術研究成果介紹

通過對上述涉到稱重感器技術研究領域的獻進行進一步査閱, 對當前涉到稱重傳感器技術的科研成果, 按照敏感機理, 將幾種主要的傳感器技術做些簡単的紹和談一下筆者的見解

2.1電阻應變式

電阻應變式稱重傳感器是當前最廣泛使用的稱重傳感器,幾十年的,當成熟。當前,到電阻應變稱重傳感器的研究要集在動測量技術和維力傳感器這個方, 以這兩方面的究論最多, JacekPiskorowski 等提種時域化的動態補償方法; Giovanni Boschetti等考慮到稱重設備如多頭包裝秤等的振動影, 利用模態分析技術傳感器應進行動態補償算法設計。 在多維力傳感器研究方面, Bano, F, Gobbi, M., Corso, L等都從不同角度提高多維力傳感器的度和靠性做研究。其他方, 0h,suka, Aki,sugu 等對變的數字補償進行,提出優化嬬'變補償參數的補償算法 Kluger, Jocelyn M等人等計了種非懸臂梁傳感器, 較大的測試量程, 保證傳感在小程段仍然具有較的分辨力,如圖3所示

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2.2硅材料/MEMS技術

Ms傳感是隨著成電路 Ic技術的發展而興起的。 發展至今, 基于 MEMs技術的圧力傳感實際上已經十分成熟,但是其在力傳感方面的應用是較為少見的究其原因可能還是當前產品的主要能指較低以及安裝不同于傳統的傳感(Honeywen Fs系列力傳感器) 本文統 scI收錄文[8,9,10]MEMS硅材1oad ce11進行了研究。  MEMs技術造稱重傳感的優點分突出的,量生, 一致,抗過能力強, 可靠性高, 同時易于與其他電路ADc進行,字化傳感器。以GE DruckEms阻式圧力傳感器 uNIK5ooo為例, 其補償方式與傳統電阻應變式傳感器類似, 僅靠模擬補償技, 經可以做到最高 o.o5%精度等級的力傳感器若通過設創新,使基 MEMs硅壓阻的力傳感測試安裝方式與傳統應變式稱重傳感器兼容, 應當具有一定的應用前景

2.3光纖式

基于光纖稱重傳感并不是一個新事物。 不少學者進行了相關 原理是基于布拉

格光湖(FBG)理制成應傳感器。光纖稱重傳感器的主要優點在于號穩定,擾性強,靈敏度高,寬動態范圍大,測量導線可以連接多個傳感,降低作量;,光纖身的疲芳特性、應變極限和耐傳統應計好,還耐壓等環,故可使用在如長距離,,高壓等一些殊應用場合。本文統計的 scI收錄文了一種新型光稱重感器的, 以及纖稱重傳感器在 wIM(動態稱)用。也有人認為光傳感器的穩定性不, 者認為實際問題要在目前國內的一些光纖傳感器廠家的生藝還落后, 非光纖應變感器自問題, 者所見, 傳感器類似于應變片的貼藝的相關仍有; , 光纖 FBG也可制成溫濕度傳感器, 所以在設計光纖測力傳感器時, 也需要更考慮種因素的影響, 當然利用光纖實現溫度, 的同步測量個解決 

2.4碳材

有關碳材料方的研究是當前國際科研領域的研究熱點, 如碳納米管和石墨烯的研究是方興未艾。 ,這兩種碳材料在力傳感器領域有潛在的應用價值。本統計的 scI收錄獻就分別介紹基碳納管材料制作的高靈敏度1oad cen和柔拉力1oad cen在這方,我們國的研究并不落后,常州大學教授的研究  成功將通橡膠復合碳納米管材料制成超彈性導電體  與傳統的彈性導體相比, 最大的優勢是把大彈性形變與電阻穩定性機統 K期以來這是個世界級難題  這是種極好的應變傳感器,其形變能力是商業化金屬應變傳感器的2oo以預見,這種大變彈性材在柔性機、工傳感器等多個方有著巨大的應用前景。

在本次統計的 SCI文件,還有其他技術, ul'ra-Fas'LC, LTCC陶瓷,光機電原理, 電磁力原理, 磁彈性原理以及厚藝等等技術的稱傳感器, 一一做介紹了 

3.  結束語

通過以上初的統分析可,21世紀以來,涉及到力傳感器(含稱)相關技和應逐步增加同時,水平文獻數上來,我國涉及力傳感()相關技術和的研究能力水平與相比并不后。當,在具體細分領域,學者的研究重點可能并不相,對此文不做深入探討 為進步促進我國稱重力傳感器今研和應用, 也可以考步提高和擴大校及科研機構企業的合作, 可以加快科研的轉化, 實現產學研體化, 加強了人才的對口培養, 充實了企業的后備力