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—、引言
稱重儀表，是衡器行業(yè)內(nèi)重要的產(chǎn)業(yè)分支。其作為信號轉(zhuǎn)換、信息處理和控制系統(tǒng)相集合的產(chǎn)物，在各類商業(yè)衡器或工業(yè)衡器中，稱重系統(tǒng)等都作為核心部件或系統(tǒng)出現(xiàn)。因此，可以說稱重儀表的技術(shù)水平和發(fā)展理念在某種程度上可以映射出整個衡器行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。作為一位普通衡器人，從業(yè)時間短、視野狹窄，僅從一個關(guān)注者的角度談?wù)剬ΨQ重儀表行業(yè)發(fā)展的個人體會，供大家參考指正。
二、稱重儀表行業(yè)現(xiàn)狀
稱重儀表從行業(yè)角度來看，是衡器行業(yè)的分支；從產(chǎn)業(yè)角度看，屬于信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中儀器儀表行業(yè)。我國儀器儀表行業(yè)的基本特點(diǎn)是門類比較齊全，布局比較合理，具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模。在亞洲，我國是除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國，在發(fā)展中國家中位列第一。從技術(shù)水平上看，我國稱重儀表還處于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)90年代中后期水平。中低檔產(chǎn)品品種基本齊全，能夠規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量基本穩(wěn)定，可以滿足國內(nèi)市場要求，且有批量出口。但高端儀表的研發(fā)和生產(chǎn)，國內(nèi)雖有一些企業(yè)涉足，但主要還是依賴進(jìn)口或國內(nèi)的外資企業(yè)，稱重儀表行業(yè)也具有同樣的特點(diǎn)。在國內(nèi)，在模擬稱重儀表、中低端靜態(tài)儀表、中低端系統(tǒng)集成等領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)具備較強(qiáng)實力，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，國外品牌或外資獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)品市場份額很小。但在高端儀表市場，美國和日本產(chǎn)品獨(dú)占鰲頭。比如梅特勒-托利多和日本寺岡等公司產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品與此相比仍有較大差距。
三、稱重儀表的現(xiàn)狀
稱重儀表是集稱重傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、測量與控制技術(shù)、軟件編程技術(shù)、材料技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)和工藝通程技術(shù)為一體的綜合類技術(shù)產(chǎn)品。隨著稱重技術(shù)由靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展，計量方向由模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展，測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，稱重儀表逐漸向快速稱重、動態(tài)稱重和高精確、高穩(wěn)定性方向發(fā)展。但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的技術(shù)、質(zhì)量水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距。
雖然我國在中低端應(yīng)用儀表領(lǐng)域基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，但總體特點(diǎn)是品種單一、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。作為多技術(shù)集合的應(yīng)用型產(chǎn)品，很多儀表生產(chǎn)制造的模板基本都來自歐美和日本儀表。在完成基本的消化吸收和應(yīng)用移植之后，當(dāng)多數(shù)企業(yè)基本具備了生產(chǎn)有一定穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)品的能力時，就迅速將主要資源放在市場拓展上。稱重儀表領(lǐng)域的產(chǎn)品競爭迅速演變成價格競爭和規(guī)模競爭。儀表企業(yè)在研發(fā)和產(chǎn)品上的資源投入有限，整體顯示出開發(fā)能力不足，創(chuàng)新能力低的特點(diǎn)。與國外產(chǎn)品相比，國產(chǎn)稱重儀表在技術(shù)、生產(chǎn)工藝裝備、測試等方面仍有一定差距。開發(fā)能力不足、產(chǎn)品單一、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性不高等現(xiàn)象仍較普遍。
四、未來發(fā)展方向
作為一種多技術(shù)交叉的產(chǎn)品，稱重儀表技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用關(guān)系密切。近二十年來，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、精密制造技術(shù)、集成技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等得到迅猛發(fā)展；測試計量系統(tǒng)中的新原理、新方法和新制造工藝在信息學(xué)的影響下也不斷涌現(xiàn)。在這一背景和形式下，不斷向稱重儀表提出了更高、更新、更多的要求。比如在儀表性能方面，要求高可靠性和高準(zhǔn)確性、高穩(wěn)定性和使用方便、低功耗（綠色環(huán)保）等；儀表綜合應(yīng)用及能力正向著計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多功能化和虛擬化方向發(fā)展。產(chǎn)品本身也體現(xiàn)出小型化、模塊化的特征等。
（一）高可靠性
高可靠性是儀表性能的重要指標(biāo)，對儀表做出正確決策極為重要。現(xiàn)代信息技術(shù)、微加工技術(shù)和軟件模型的創(chuàng)新，都為儀表的高可靠性提供了支持。儀表的高可靠性有軟硬件兩個方面。在硬件上，一方面，微加工技術(shù)的大大進(jìn)步，提高了儀表系統(tǒng)的極端條件耐受性和兼容性。另一方面，出現(xiàn)了通過運(yùn)用冗余設(shè)計，提高儀表測控系統(tǒng)可靠性、并確保儀器在發(fā)生故障時可在短時間內(nèi)迅速替換故障模塊，甚至可不影響測量任務(wù)的實行。
在軟件系統(tǒng)中，不斷涌現(xiàn)新的模型構(gòu)建和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。儀表不再僅僅處理單一信息，而是將各種信息集合、比較、判斷，使測量結(jié)果具有高可靠性。在稱重儀表領(lǐng)域，客戶很關(guān)注稱重數(shù)據(jù)的可靠性，為此儀表設(shè)計人員采用各種技術(shù)手段對數(shù)據(jù)采集及處理過程加以保護(hù)。一是在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲的可靠性上下功夫，引入多種數(shù)據(jù)存儲防護(hù)技術(shù)，防止數(shù)據(jù)丟失；二是采用加密傳輸、制定特定通信協(xié)議等措施提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；三是其他降低儀表被作弊可能性的措施等。這些手段綜合應(yīng)用，為最終測量的結(jié)果高可靠性提供了支持。
（二）    智能化
智能化是21世紀(jì)稱重儀表技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。通過采用大規(guī)模集成電路技術(shù)，微處理器技術(shù)，接口通信技術(shù)，利用嵌入式軟件協(xié)調(diào)內(nèi)部操作，使儀表具有智能化處理的功能，在完成儀表常規(guī)處理功能的基礎(chǔ)上，使儀表具備故障診斷、監(jiān)控、工業(yè)過程的自適應(yīng)控制等功能。在稱重儀表中，越來越多的采用以Windows/CE、Linux等嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，越來越多的儀器儀表設(shè)備上具備了計算機(jī)的接口，如USB接口、無線通訊接口、局域網(wǎng)接口等。測量的數(shù)據(jù)可通過USB接口存儲在可移動存儲設(shè)備中，使用這樣的儀器儀表設(shè)備和操作一臺簡易電腦如出一轍。在這類應(yīng)用中，儀表已不再只承擔(dān)簡單的稱重測量功能，而是作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一個重要節(jié)點(diǎn)，其齊備的接口可連接多種現(xiàn)場測控對象、執(zhí)行設(shè)備，在過程控制系統(tǒng)主機(jī)的支持下，通過網(wǎng)絡(luò)形成具有特定功能的測控系統(tǒng)，實現(xiàn)多種智能化的操作。
在茉乗，多媒體技術(shù)、人機(jī)交互、模糊控制和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)在現(xiàn)代儀表中會得到廣泛應(yīng)用。這些技術(shù)的應(yīng)用，將使儀表從數(shù)據(jù)處理層面向知識處理層面升遷，以邏輯判斷、命令識別、自診斷、自校正、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力為代表的儀表智能化水平將不斷攀升。作為儀表行業(yè)中一個細(xì)小分支，稱重儀表的發(fā)展也會融入到智能化的大潮中來。
（三）    網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、民生、軍事等社會活動都帶來了巨大變革，同樣對給稱重儀表產(chǎn)生了重大影響。
在大型集貿(mào)市場貿(mào)易結(jié)算與工業(yè)控制等領(lǐng)域,稱重儀表和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的系統(tǒng)產(chǎn)品已被愈來愈多的運(yùn)用。在我國，正進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化菜市場建設(shè)項目中，智能稱重終端與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了登錄、驗證、數(shù)據(jù)采集和歸集、結(jié)算、遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障判斷等重要功能。管理者和用戶通過這個網(wǎng)絡(luò)可方便地滿足各自的需求。在工業(yè)控制領(lǐng)域，因為集中測控越來越不滿足復(fù)雜、遠(yuǎn)程和范圍較大測控任務(wù)的需求，必須組建一個可供各現(xiàn)場數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）正是在這樣情況下出現(xiàn)的。它是一種用于各種現(xiàn)場儀表與中央控制之間的，一種開發(fā)、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。目前現(xiàn)場總線已成為全球自動化技術(shù)發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，它為過程測控儀表的發(fā)展提供了重要的發(fā)展機(jī)遇。HART、Probifus.WorldFIP、CAN等總線都從應(yīng)用于某一領(lǐng)域不斷向其他領(lǐng)域擴(kuò)展。在國內(nèi)的稱重儀表上，現(xiàn)已陸續(xù)出現(xiàn)留有Probifus、CAN等總線接口的智能儀表。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，有可能不久將會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為特征的新型儀表，即IP智能現(xiàn)場儀表。
（四）微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是指儀表向微型儀表和微觀控制領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。該趨勢主要依托微電子技術(shù)、微結(jié)構(gòu)、微加工工藝和軟件技術(shù)的融合。如MEMS技術(shù)，作為一種極具推廣價值的微工藝技術(shù)，曾被列為美國“對國家安全及繁榮有重大影響”的22項重大技術(shù)之一。利用它，可實現(xiàn)“芯片上的儀表”。微型化的難點(diǎn)并不簡單在于將尺寸縮小，而是在材料、機(jī)構(gòu)設(shè)計、加工方法和測試定位、軟件驅(qū)動等方面都要采用特殊的解決方案。
隨著儀表或測控器件體積減小，集成度提高，功耗降低，運(yùn)動靈活等不斷完善，其可以進(jìn)入到很多極端空間中并穩(wěn)定工作。在稱重儀表中，有個簡單的案例一數(shù)字模塊。數(shù)字模塊算一個非常初級的微型儀表。它雖然體積很小，但在功能上可基本實現(xiàn)一臺簡單儀表的功能。利用它，可以與傳感器結(jié)合或控制模塊結(jié)合進(jìn)入分布式控制系統(tǒng)中，或與其他功能模塊結(jié)合組成便攜式系統(tǒng)。類似的應(yīng)用將極大地拓展稱重儀表技術(shù)的適用空間。
（五）模塊化
模塊化技術(shù)是為了適應(yīng)日趨復(fù)雜的系統(tǒng)和靈活多樣的管理需求而產(chǎn)生的。模塊化技術(shù)以減少產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)成本，提高不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度，提高產(chǎn)品的可裝配性、可維修性和可擴(kuò)展性為特征。利用這些模塊，可迅速方便地設(shè)計和制造出各種新的儀表產(chǎn)品。這種融合了電子和軟件的模塊代表了未來儀表的發(fā)展方向，即具有高度自主性、良好的協(xié)調(diào)性和自組織性的特點(diǎn)。
五、結(jié)束語
從發(fā)展趨勢看，目前國內(nèi)的產(chǎn)品水平較國外有一定差距，與國內(nèi)快速發(fā)展的需求還很不協(xié)調(diào)。但隨著全球同步發(fā)展的計算技術(shù)、信息技術(shù)、高性能器件、全球市場的開放和融合，加之國內(nèi)稱重儀表企業(yè)的快速興起和政策引導(dǎo)等，為我國的稱重儀表與衡器行業(yè)的發(fā)展提供了現(xiàn)實的機(jī)遇。在不遠(yuǎn)的將來，相信稱重儀表的技術(shù)水平將有很大的提升，儀表制造企業(yè)也能有更快、更好的發(fā)展。

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