傳感器技術(shù)作為一種測(cè)量的手段，由于其拓展了對(duì)物體性能測(cè)量的深度和廣度，提升了測(cè)量?jī)x器的性能。稱重傳感器與稱重顯示儀表的結(jié)合，使得地磅繼杠桿式衡器、彈簧秤等種類之后，成為了使用更廣泛的衡器形式。數(shù)字傳感器作為稱重傳感器的另一種形式，與模擬傳感器共同成為了地磅的主要組成部分，兩種傳感器將共存，共同壯大地磅家族。地磅是歷史悠久、使用極為廣泛的一種計(jì)量?jī)x器。自從其誕生之日就和自然科學(xué)的發(fā)明、發(fā)現(xiàn)緊密相連，并隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，不斷壯大自己。

隨著新技術(shù)革命的到來，人們對(duì)探索、獲取自然界信息的要求愈加強(qiáng)烈。終于導(dǎo)致一種更能很好的獲取自然界信息的技術(shù)—傳感器技術(shù)誕生了。1821 年德國(guó)物理學(xué)家賽貝首先在溫度測(cè)量領(lǐng)域，發(fā)明了傳感器即熱電偶傳感器。五十年以后，一種作為完全意義上的新型計(jì)量?jī)x器—鉑電阻溫度計(jì)被另一位德國(guó)人西門子發(fā)明了。

傳感器的出現(xiàn)極大地拓展了人們的探索自然的能力，對(duì)微觀、微小物體的觀測(cè)更深入，對(duì)遙遠(yuǎn)、宏大天體的觀測(cè)也變成了更具體。這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過地磅界人員的研究和完善，在二十世紀(jì)八十年代，被成功地運(yùn)用于地磅領(lǐng)域，成為地磅發(fā)展的一次新的變革。在經(jīng)歷了依賴于杠杠原理的機(jī)械式地磅、胡克定律的彈簧秤等形式后，衡器進(jìn)入了依賴稱重傳感器為主要部件的電子地磅時(shí)代。

地磅主要由秤體、稱重傳感器及稱重顯示儀表組成。其中稱重傳感器的性能更是決定了電子衡器的性能。傳感器技術(shù)的改進(jìn)和提高，不斷地提升了地磅的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、拓展了地磅應(yīng)用領(lǐng)域。

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源等四部分組成。

敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

具體到地磅領(lǐng)域的傳感器是稱重傳感器。

稱重傳感器一般由彈性體、轉(zhuǎn)化裝置、測(cè)量電路和傳輸電纜 4 部分組成。其中彈性體是由具有良好彈性形變的材料承擔(dān)，能很好地形成重力與由此產(chǎn)生的幾何形變的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。轉(zhuǎn)化裝置顧名思義就是將幾何量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量，常見的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。測(cè)量電路就是將轉(zhuǎn)化來的電學(xué)信號(hào)進(jìn)一步處理形成可傳輸、測(cè)量的模擬電信號(hào)。傳輸電纜是將電信號(hào)傳輸?shù)椒Q重顯示儀表。此類傳感器習(xí)慣稱之為模擬 （式） 傳感器。總之電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體 （彈性元件，敏感梁） 在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片 （轉(zhuǎn)換元件） 也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào) （電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。

稱重傳感器形式、規(guī)格多種多樣，基本滿足各種衡器的設(shè)計(jì)需求，模擬傳感器占據(jù)了市場(chǎng)的絕大份額。

任何一種技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。模擬式傳感器的輸出信號(hào)為 mV 級(jí)信號(hào)太小，且易受射頻干擾和電磁干擾。而且在傳輸中由于電纜電阻的影響會(huì)有所損失，所以信號(hào)傳輸距離較短，在稱重顯示儀表的接收端需要進(jìn)行必要的處理，才能更好地顯示稱重結(jié)果。

衡器的發(fā)展歷史就是衡器自身不斷的完善自己的歷史。隨著數(shù)字通訊技術(shù)的發(fā)展，在傳感器的輸出信號(hào)傳輸部分也引進(jìn)的數(shù)字通訊技術(shù)。即在模擬傳感器內(nèi)部增加了 A/D 轉(zhuǎn)換等裝置，然后再由傳輸電纜將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)椒Q重顯示儀表。此類傳感器習(xí)慣稱之為數(shù)字 （式） 傳感器。數(shù)字稱重傳感器信號(hào)輸出采用數(shù)字量，不但電平高，受干擾的影響很小，而且它是采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，通信速度超快，還帶有通信糾錯(cuò)功能，因此由數(shù)字傳感器輸出的信號(hào)可以經(jīng)過較長(zhǎng)距離的傳輸而將輸出信號(hào)較完整的傳輸?shù)椒Q重顯示儀表。

模擬稱重顯示儀表對(duì)由模擬傳感器輸入的電學(xué)信號(hào)，經(jīng)過放大、A/D 轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。數(shù)字稱重顯示儀表對(duì)由數(shù)字傳感器輸入號(hào)的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過必要的核查整理后亦顯示稱量結(jié)果的。

目前數(shù)字傳感器正在大量的投入地磅市場(chǎng)并與模擬傳感器共同占據(jù)形成比肩之勢(shì)。進(jìn)而出現(xiàn)了一種數(shù)字傳感器要取代模擬傳感器的觀點(diǎn)。其理由如下：（1） 傳輸距離遠(yuǎn)，通信速度快，防作弊效果顯著。（2） 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，防雷性能好。（3） 免除標(biāo)定。

（4） 維護(hù)方便，使用整體成本低。

我們先看這些理由是否足以否定模擬傳感器存在的必要。固然數(shù)字信號(hào)由于傳輸?shù)氖歉叩蛢蓚€(gè)電平，信號(hào)只有 1、0 兩個(gè)信號(hào)。對(duì)于信號(hào)的差錯(cuò)可以進(jìn)行校對(duì)，模擬信號(hào)不及數(shù)字信號(hào)。但是地磅的秤體部分與稱重顯示儀表目前的距離絕大部分不會(huì)超過 500m，在這個(gè)距離數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的傳播質(zhì)量相比優(yōu)勢(shì)并不明顯。關(guān)于防作弊效果來說，現(xiàn)在作弊一般是將作弊接收器安裝在傳感器至儀表的某個(gè)部位，況且作弊的手段多種多樣，目前沒有證據(jù)表明數(shù)字信號(hào)就一定比模擬信號(hào)更能杜絕作弊。只是由于模擬傳感器應(yīng)用的早些，對(duì)其進(jìn)行作弊的手段更成熟些，使得由模擬傳感器組成的地磅受到的作弊影響比例更大些。當(dāng)數(shù)字傳感器大量應(yīng)用之后，對(duì)其作弊的手法也一定會(huì)不斷翻新。僅以目前的作弊現(xiàn)象去否定模擬傳感器的存在，理由不充分。關(guān)于免除標(biāo)定”，其理由就更不充分了。當(dāng)然數(shù)字傳感器在出廠時(shí)已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)力機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定，它的輸出與標(biāo)準(zhǔn)值是對(duì)應(yīng)的。由于它在傳輸工程中基本上沒有損耗，所以讀出的值就是實(shí)際測(cè)量值。而模擬傳感器由于現(xiàn)場(chǎng)傳輸過程中有損耗，儀表接受到的信號(hào)不能精確的反映傳感器的稱量值。但是不要忘了對(duì)地磅整體的任何評(píng)價(jià)，都要受到國(guó)家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范的限制，目前還沒有哪個(gè)文件明確地磅不需要現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，不論首次、還是隨后 （維修）。而且規(guī)定了各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要求。其中示值準(zhǔn)確性是必檢項(xiàng)。對(duì)于維護(hù)方便，使用整體成本低”似乎更站不住腳。由于數(shù)字傳感器將 A/D 轉(zhuǎn)換等處理集成在傳感器內(nèi)部，這部分的成本不比模擬傳感器的傳輸導(dǎo)線便宜，不同廠家的數(shù)字傳感器在輸出數(shù)字信號(hào)的地址編碼的不同、模擬信號(hào)通過 PCM 脈碼調(diào)制（Pulse Code Modulation） 方法量化為數(shù)字信號(hào)，即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值，例如采用 8 位編碼可將模擬信號(hào)量化為 28=256 個(gè)量級(jí)，實(shí)用中常采取 24 位或 30 位編碼或有所區(qū)別，使得不同廠家數(shù)字傳感器的互換性較差，而模擬傳感器由于輸出的只是稱重信號(hào)的模擬量反而通過對(duì)接線盒的電阻 （電位） 器進(jìn)行調(diào)整，對(duì)不同傳感器容錯(cuò)能力更大些。至于調(diào)試的方便與否更是因人而異，只是熟練而已。

我們看一種技術(shù)是否先進(jìn)，評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不是技術(shù)的新舊，而是能否滿足科學(xué)發(fā)展的需要，能否滿足社會(huì)的需求，而非其他因素。

在地磅的計(jì)量性能中，傳感器的性能指標(biāo)占據(jù)了 70%的權(quán)重。因此分析模擬傳感器與數(shù)字傳感器的內(nèi)在區(qū)別至關(guān)重要而傳感器的性能指標(biāo)什么呢？

我們?cè)u(píng)價(jià)傳感器性能是一般會(huì)用下述 7 個(gè)指標(biāo)：（1） 線性度、（2） 靈敏度、（3） 滯后、（4）重復(fù)性、（5） 漂移、（6） 分辨力、（7） 閾值等。

而這些指標(biāo)又是由誰來控制的？

我們?cè)賮砭唧w分析傳感器的幾個(gè)組成部分。

第一，彈性體部分。彈性體一般由性能穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏的上等鋼材承擔(dān)。彈性體起到了將被測(cè)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兊墓δ堋椥泽w的質(zhì)量好壞，決定了能否將被測(cè)量的物體不同的質(zhì)量一一轉(zhuǎn)化為彈性體的形變。

不同的彈性體材料、彈性體構(gòu)造對(duì)傳感器的上述 7 個(gè)指標(biāo)分別起到了決定性的作用。

第二，轉(zhuǎn)化裝置也就是電阻應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片通過一定的粘合材料附著在彈性體上，應(yīng)變片的性能和構(gòu)造及粘合材料的性能，決定了應(yīng)變片能否長(zhǎng)時(shí)間的、完全一致的將彈性體的微小變化逐一的變化為電學(xué)量，這一過程同樣對(duì)傳感器的 7 個(gè)技術(shù)指標(biāo)起著巨大的作用。不同的應(yīng)變片決定了傳感器的不同性能、壽命和應(yīng)用領(lǐng)域。

第三，測(cè)量電路。不同的傳感器會(huì)有不同的測(cè)量電路。其作用就是通過各種不同設(shè)計(jì)的電路，將由轉(zhuǎn)化裝置獲得的電學(xué)信號(hào)進(jìn)行整理放大，使得產(chǎn)生的模擬信號(hào)通過傳輸電纜傳輸至稱重顯示儀表，使得儀表能充分、準(zhǔn)確的顯示稱重結(jié)果。

這一部分，如果不能完成功能也會(huì)降低傳感器的 7個(gè)技術(shù)指標(biāo)。因此，測(cè)量電路也很重要。

第四，傳輸電纜。這部分的作用只是將需要傳輸?shù)椒Q重儀表的信號(hào)傳輸至儀表。目前傳輸電纜也有省去改用無線傳輸?shù)摹２还茉鯓樱@部分對(duì)傳感器的技術(shù)指標(biāo)基本不起作用。

到此我們可以看出模擬傳感器和數(shù)字傳感器前三部分的構(gòu)造完全相同。不同的是數(shù)字傳感器在模擬傳感器的內(nèi)部，通過技術(shù)手段對(duì)需要傳輸?shù)哪M信號(hào)進(jìn)行了數(shù)字化，傳輸?shù)牟辉偈悄M信號(hào)而是數(shù)字信號(hào)。只是將需要由模擬稱重顯示儀器進(jìn)行的數(shù)字處理技術(shù)提前進(jìn)行了。接收數(shù)字信號(hào)的稱重顯示儀表，變成了數(shù)字顯示儀表。

由此可以看出，數(shù)字傳感器與模擬傳感器相比對(duì)地磅的性能并沒有根本性的改進(jìn)。因此可以說數(shù)字傳感器比模擬傳感器先進(jìn)、并取代之為時(shí)尚早，是個(gè)偽命題。

縱觀科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種技術(shù)一種產(chǎn)品的先進(jìn)與否、生命力如何，不能以出現(xiàn)的先后為準(zhǔn)，后出現(xiàn)的技術(shù)不一定比原有的技術(shù)更先進(jìn)。

地磅的發(fā)展歷史也是如此。光柵秤、機(jī)電結(jié)合秤等衡器，也都風(fēng)光一時(shí)。但是由于他們沒有產(chǎn)生新的衡器稱量的原理、沒有新技術(shù)的創(chuàng)新，只是引進(jìn)了其他領(lǐng)域的技術(shù)對(duì)地磅進(jìn)行改善，沒能從本質(zhì)上改進(jìn)地磅的性能，其生命力不強(qiáng)。不是曇花一現(xiàn)，淹沒在地磅發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，就是無法成為地磅發(fā)展的主流。反倒是那些看似簡(jiǎn)單，但是發(fā)現(xiàn)地磅稱量原理的衡器傲立于歷史長(zhǎng)河中。就像杠桿原理導(dǎo)致的杠桿式衡器，胡克定律的彈簧式衡器以及依賴于傳感器技術(shù)的電子地磅都成為了地磅發(fā)展的主流。

因此，數(shù)字傳感器和模擬傳感器，由于其稱重原理完全相同，計(jì)量性能基本一致故會(huì)長(zhǎng)期并存，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域獲得各自的生存空間。共同發(fā)展壯大地磅家族。