地磅称重传感器产业现状分析与发展趋势预测

本文对当前国内地磅称重传感器产业发展的现状和存在的一些问题进行分析，

以及对国外发达国家地磅称重传感器产业的技术比较分析，提出了今后几年我国称重传感器产业 发展的趋势，供大家参考。

1.前言

计量技术是经济建设、科技进步和社会发展 中一项重要的技术基础，计量产业是为社会提供 计量检测技术装备的产业，它是国民经济健康有 序发展强有力的助推器，是一个国家和民族科技 创新进步的坚实基础，是推进社会可持续发展的 重要保证，计量产业在社会发展各领域都发挥着 极其重要的作用。我国是计量产业集聚的大国， 我国的计量产业体系是全国制造业特别是装备制 造业的重要组成部分。改革开放以来，我国的计 量产业得到了快速发展，同样，作为计量产业重 要组成部分的称重传感器产业，也随着国民经济 的快速发展而迅速壮大。称重传感器在国防建设、 基础设施建设、国内外贸易结算、大宗物料计量、 冶金、化工、重型装备，以及制造业工艺控制等 诸多方面发挥着主要作用，同时也是物联网技术的基础组成部分。

2.称重传感器产业现状和存在的主要问题

国内称重传感器产业的发展可以追溯到二十 世纪的七十年代末，那个时期的产业特点，主要 是以仿制欧美、日等国的设计与制造技术为主， 进行小批量生产，当时企业规模普遍较小、工艺 装备较差、产量也较低。三十多年特别是近十年 来，随着国民经济、科学技术特别是电子技术的快 速发展，基础建设投人的快速增长，称重传感器产 品在国民经济各个领域的应用也得到了快速的发 展，形成强大的产业需求，为称重传感器产业的形 成奠定了良好的基础，同时也为产业的发展提供很 大的空间，最近一两年随着物联网和数字技术的兴 起，又为称重传感器产业升级创造了条件。

如表1、图1所示，我国称重传感器产业发展 迅速，但发展的背后，产业的结构矛盾、产品质量及制造技术仍存在较大的软肋。

2.1目前，国内称重传感器产业的结构矛盾 还是较为突出的，主要存在“三多三少”的问题， 即通用性产品多，精、专、特的产品少；仿制的 产品多，具有自主知识产权的产品少；准确度等级低的产品多，准确度等级高的产品少。在这个 产业链中通用称重传感器所占份额极大，由于产 品通用性较强，技术含量和产品附加值普遍偏低、 易组织生产，以及生产企业的趋利性，使得低水 平重复生产现象突出，导致产业结构不尽合理。 随着物联网技术的发展，各种精、专、特的称重 传感器需求也会越来越大，而能生产适应物联网 技术需求的称重传感器的厂家却很少。

2.2产品结构类型偏少，品种规格不全，特 种用途奇缺，准确度等级较低，外观表面处理工 艺质量虽有提高但与国际水平仍有较大差距；基 础原材料、元器件、防护与密封材料等技术性能 偏低，对产品的工艺研究不够，批量生产时产品 技术指标的一致性差，即工艺差别大，人为的因 素影响多，企业产业化程度低。

2.3产品质量的稳定性和可靠性差，工作寿 命低，返修率高，随着称重传感器产业的快速发 展，市场竞争也不断加剧；近几年时间称重传感 器产量大幅度上升，而质量却是良莠不齐，鱼龙 混杂。它们当中有的企业生产条件简陋，缺乏必 要的工艺装备和检测手段，东拼西凑组合出产品; 有的企业不具备一定的生产条件，在利益驱使下， 为了抢市场降价格，用低档原材料、元器件生产 出成品，以次充优；有的虽具备生产条件，但为 了拼成本，改材料、换元件、减工艺，只求勉强 合格或人为“合格”。价格竞争的恶果，导致国内 称重传感器产品总体质量的不稳定，这一点可以 从近五年部分省称重传感器产品质量监督抽查中 合格率一直在60%~90%之间徘徊中看出。当然国 内一些骨干企业，面对价格竞争，还是坚持主要 原材料、元器件不变，制造工艺不变，在保证质 量的前提下，内部挖潜、降低成本，在监督抽査

中经得住考验，取得了较好的成绩，但利润却逐 年下降，企业的生存和发展面临严峻挑战。

国内称重传感器的总体质量水平，其实反映 的是总体技术、工艺和管理水平，目前已经影响 到我国称重传感器产业的发展。如果企业一味降 价，一味让利，甚至无利销售，就不可能有资本 的原始积累，企业就没有能力去研究新技术、新 工艺，开发新产品，从而也就降低了企业的竞争 力，使得国内称重传感器产业与工业发达国家的 差距越来越大。

3.国内外称重传感器产业状况比较分析

我国称重和力传感器技术的发展主要经历了 三个历史阶段。

3.1第一阶段是上个世纪六、七十年代，应 变式称重传感器处于起步阶段。该阶段称重传感 器主要是在一些军工研究单位仿效欧美国家制造 并以科研为主，称重传感器的材料比较单一，主要以合金钢作为弹性元件，结构也比较单一，主要 以柱式和悬臂梁结构为主，其应变片也大多采用丝 栅式电阻片，加上当时弹性元件机械加工的装备及^ 制造工艺的简陋，该阶段产品的稳定性差，测量准 确度较低，因而实用性较差，尚未形成产业。

3.2第二阶段是在改革开放以后，随着我国 微电子产业和金属材料制造业的快速发展，国内 企业开始大量引进欧美等国的主流技术，并逐渐 实现技术接轨，在这一阶段，称重传感器的制造 技术突破传统的制造模式，主要表现在：结构上 出现多样化，根据不同的使用场合设计成柱式、 悬臂梁、轮辐式和剪切梁等；弹性体的材料由单 一的合金钢发展到铝合金、不锈钢等多种材料， 材料的稳定性和一致性有很大的提高；敏感元件 应变片也向性能更稳定的箔电阻应变片发展，随 着微电子技术的发展，称重传感器的补偿技术更 加完善，环境的适应性更强，为称重传感器测量 的稳定性和准确性提供了保障，通过这一阶段的 发展，我国称重传感器产业正逐步形成。

3.3第三阶段是本世纪初至今，称重传感器 制造技术的高速发展期，随着大规模集成电路、 现代制造业和互联网的发展，称重传感器的发展 也从模拟称重传感器逐步发展到数字称重传感器 时代，产业逐步成熟、产品产量不断增加、国内 市场逐步饱和，产品大量进入包括欧美在内的国 际市场。

虽然国产称重传感器产量得到了快速的扩张， 但长期以来主要占据了低端市场，在冶金、工程 建设、军工、力标准机建设等领域的高端市场， 仍主要由欧美等发达国家企业占领。这一阶段的 称重传感器无论是在结构上、制造工艺上，还是 在称重传感器精度等级上已经比第一阶段有了长 足的进步，但是国内企业在新产品的设计研发上， 高端称重传感器的制造上，与欧美发达国家的企 业仍有不小的差距。这主要原因还是因为我国的 称重传感器行业整体的工艺制造水平不高，原材 料的稳定性差异较大，电子元器件质量不够稳定， 称重传感器的密封技术不够完善。

随着电子技术的飞速发展，称重传感器也从 模拟式发展到数字智能化。称重物联网技术的高 速发展，也凸显了传统模拟式称重传感器的不足， 模拟式称重传感器由于输出信号小，抗干扰能力 差，传输距离短，显示仪表结构复杂的缺点，无 法大规模的应用到物联技术层面上，而数字式称 重传感器具有输出信号大，抗干扰能力强，传输 距离远，输出信号规格化等特点，很好的解决了 称重传感器在物联网技术中的应用。在物联网快 速发展的今天，对我国称重传感器生产企业，都 是一个很好的机遇和挑战。

4.国内外称重传感器技术发展的比较分析

称重传感器产业的显著特点是行业自身规模 不大，但应用领域广、影响大，只要称重和力的 测试均需要称重和力传感器的应用，称重和力传 感器就是实现称重和力的测试的核心。

比较国内和欧美发达国家称重传感器产业的 发展特点，仍存在一定差别。欧美发达国家基础 工业发达，管理规范，注重产品质量，其产品的 稳定性和可靠性较好；而国内注重产品种类的开 发并追求简单的准确度级别，产品的可靠性和稳 定性相对较差。造成其可靠性和稳定性相对较差 的原因主要表现在：其一，基础材料的不稳定性， 称重传感器主要结构由弹性体组成，而弹性体主 要是由各种金属材料加工而成，金属材料物理性 能的稳定性决定了称重传感器品质的稳定性，恰 恰国内企业选用的金属材料的稳定性不如发达国 家；其二，电子元器件质量不稳定，特别是应变 片的制造技术，应变片是力一电转变的核心，应 变片的好坏直接影响了称重传感器的可靠性，由 于我国应变片的制造技术起步较迟，工艺相对落 后，也在一定程度上影响了整个称重传感器的产 品质量；其三，密封技术是称重传感器制造的关 键，他直接影响到称重传感器的使用环境，目前， 国内大多企业仍采用传统胶密封的工艺形式，少 数企业虽采用成本较高的焊接密封工艺，但先进 国家称重传感器的密封大多采用焊接加充氮密封 工艺，密封工艺先进，等等这些，都造成称重传 感器制造技术和品质的差异。

5.称重传感器发展趋势预测

近年来，随着信息技术的发展，特别是物联 网技术应用，称重传感器应用领域的不断深入， 称重传感器智能化和网络化的发展趋势越来越明 显，称重传感器产品的技术发展趋势主要体现在 以下几个方面：

5.1数字式及智能化称重传感器技术

随着物联网的发展，称重传感器与上位机及 网络的互联，加速了称重传感器数字化和智能化 的发展，目前我国数字式称重传感器尤其是智能 称重传感器的发展仍远不能满足要求。

5.2在线、动态的称重传感器测量技术（如 图2所示）

随着自动化技术的发展，在线检测及动态扭 力的测量在装备制造领域尤其是国防领域应用越来 越多；但目前我国在线检测能力远远不能满足在线 检测需求；另外动态力传感器的测试技术目前仍不 够完善，我国只有少数几个检测结构具备相关测试 能力，远远不能满足生产及应用的测武需求。

5.3高温、高湿、低温等极端环境条件下的 传感器测量技术（如图3所示）。

随着海洋资源开发、海洋工程技术的发展， 在高压及高湿等恶劣环境下的力的测量技术需求 越来越多，如何解决相关测量技术显得极为迫切。

5.4超大力值称重传感器及微小力值称重传 感器测量技术（如图4~图6所示）

在冶金行业、港口及交通工程（如高铁建设)等领域，急需解决超大力值的测量技术。目前我 国最大的力标准装置仅达到20MN，而实际钢铁企 业在用的许多测力传感器多在30MN以上，因此 发展超大力值检测技术也变得比较迫切。另外在生 物工程、微电子及纳米制造领域迫切解决许多微小 力值的测量技术。目前我国微小力值称重传感器研 究尚处于起步阶段，及时跟踪研究微小力值称重传 感器对发展我国髙技术产业具有积极意义。

5.5高精度高稳定性称重传感器测量技术 在航空、航天、海洋工程等国防建设领域， 尤其国家在“十二五”期间发展的大飞机工程， 对高精度、高稳定性称重传感器测量技术的要求 显得更为迫切，目前，高精度及高稳定性高可靠 性称重传感器测量技术主要依赖于进口。

5.6称重传感器现代制造技术 近几年随着计算机技术和装备制造业的快速 发展，传统的称重传感器产品设计制造技术逐步 被现代制造方式所取代，其制造发展趋势主要表 现在以下两个方面：

5.6.1利用计算机辅助设计技术进行称重传 感器的仿真优化设计，可以进一步优化产品设计， 提高产品计量性能，缩短产品开发周期及开发成 本。

5.6.2通过研究新的生产测试装备实现称重 传感器的半自动生产和测试，可以减少人为不确 定因素，提高称重传感器的可靠性，进一步提高 生产效率。

6.结束语

称重传感器技术是机、电一体化技术，涉及 材料、电子、机械、化学等多门学科,如何提升我国称重传感器产品的整体质量，有效实现称重 传感器产业的转型升级，关系到我国称重传感器 产业的科学发展，是摆在我们面前共同的课题， 笔者从自身对称重传感器的一些粗浅的认识，简 单分析了国内外称重传感器产业的一些现状和特 点，提出了称重传感器今后几年的一些发展趋势， 供同行参考，不足之处敬请同行批评指正。