称重传感器的发展历史

美国加州理工学院教授E.Simmons麻省理工学院教授A.Ruge分别同时研制出纸基丝绕式电阻应变计，命名为SR-4型，由美国BLH公司专利生产也使BLH公司成为利用SR-4型电阻应变计制造传感器的创始人。1940年，美国军事工程部和Revere公司总工程师A.Thurston应变负载传感器分别应用于军事工程的电子测力和称重测量领域。1942年在美国大量生产应变负荷传感器，至今已有60多年的历史。在此期间，经过各种改进和发展，负载传感器的准确性从开发初期的百分之几提高到千分之几、万分之几，广泛应用于各种测力装置和电子称重系统，具有结构简单、使用方便、准确性高、频率响应快、稳定性好、工作寿命长、几乎无需维护等特点。经过60多年的变化，虽然负载传感器的弹性体结构、几何形状和尺寸、原材料、部件、制造技术和工艺、应用研究取得了许多成就，但其基本概念、基本原理和基本工艺仍证明合理可靠。负载传感器技术的几个发展时期和发挥决定性作用的技术创新值得认真研究和总结，对称重传感器技术的未来发展和技术研究课题的建立起着指导作用。

称重传感器
1952年，英国学者杰克逊首次开发了金属箔电阻应变计，为负载传感器提供了理想的转换元件。它创造了一种新的热固胶粘贴电阻应变计的过程，提高了负载传感器的准确性和稳定性，促进了负载传感器技术的发展。
1973年，美国学者霍格斯特姆设计了圆截工字截面悬臂剪切梁负荷传感器，以克服拉伸、压缩和弯曲应力正应力传感器的诸多缺点，不利用弹性体正应力。剪切负载传感器形成了一种新的发展趋势，其灵敏度对加力点变化不敏感，拉向和压敏度对称性好，抗偏心和横向负载能力强，结构简单紧凑，尺寸小，极大地促进了负载传感器技术的发展。
1974年，日本学者大井光四郎利用平面问题的有限单元法分析电阻应变计的应变传输，优化结构设计。德国学者埃多姆和美国学者斯坦利用有限单元计算和分析弹性体的应力场和位移场，以获得最佳设计，为利用现代技术设计和计算负载传感器开辟了新的途径。
1975年左右，美国、日本等国开发了平行梁结构负载传感器，以满足低容量电子计价秤开发的需要。虽然采用平行梁表面的弯曲应力，应属于正应力类型，但由于其不变的弯矩原理，灵敏度对加力点变化不敏感，拉向和压向灵敏度对称，具有切应力负载传感器的特点。而且量程小，刚度大，容易调整四角误差，很快就形成了负载传感器的又一发展趋势。
蠕变是高精度电阻应变计和负载传感器经常遇到和必须解决的关键问题。上世纪70年代末，前苏联学者H.通过分析一维机械模型和应变传输系数，科洛考娃提出了控制应变计敏感栅头宽度与栅丝宽度的比例，可以制定不同蠕变值电阻应变计的理论，并成功开发了一系列蠕变补偿电阻应变计。它在减少低容量铝合金负载传感器的蠕变误差和提高精度水平方面发挥着至关重要的作用，使商用和家用电子秤的负载传感器可以大规模生产。
由于电子称重技术和工商电子衡器的快速发展，负载传感器的性能指标和评价方法不能满足使用阶梯公差带评价精度等级的电子衡器的需要，迫切需要统一的精度评价测量程序。80年代初，国际法制计量组织（OIML）为了适应电子衡器的误差评价方法，质量测量指导秘书处决定将电子称重传感器与测力传感器完全分离，美国负责第八报告的秘书处起草了《称重传感器测量规程》。经过OIML成员国书面表决后，1984年10月第七届法制计量大会正式批准，1985年OIML，R60国际建议颁布，分发给各成员国。各国目前正在执行的是R60的2000年版。由于新的计量程序综合考虑了测量性能和温度性能，增加了研发和大规模生产的难度，迫使企业改进工艺准备，改进制造工艺，大大提高了称重传感器的综合性能和长期稳定性，保证了电子秤的质量。
20世纪80年代中期，随着数字技术和信息技术的发展，为了满足电子衡器数字化和智能化的要求，突破模拟称重系统的局限性，美国TOLEDO、STS和CARDINAL公司，德国HBM公司先后开发了整体型和分离型数字智能称重传感器，输出信号大，抗干扰能力强，信号传输距离长，易于实现智能控制已成为数字电子衡器和自动称重计量控制系统的必备产品，形成了发展热点。
从上述技术创新和技术发展的几个重要阶段不难看出，电子称重技术的进步促进了称重传感器技术的发展，而现代科学技术的发展又为称重传感器的研发提供了技术和物质基础。