地磅发展的历史渊源

上海众渊衡器厂规划发展**

2017.03.01

众渊衡器厂******--电子地磅。

近年来上海众渊一直在研究------地磅的历史。

今天把上海众渊做的一些功课现在分享给大家。

本文回顾了电子地磅的发展经历，对电子地磅的一些主要形式做了介绍。以期唤起人们对衡器发展史上一些重要节点的**。阐明了电子地磅计量与**技术相结合的重要性。对电子地磅发展的规律进行了探讨。

**是物质的，物质是运动的，没有物质的运动与没有运动的物质都是不可想象的。物质无时不刻不在从一种形态转换为另一种形态，无时不刻不从一个物体转移到另一物体。这是一个哲学的根本话题。自从进入到文明社会开始，人类的**生活就和对物质的研究紧密相连。

质量就是物体所含物质的多少。质量有两个属性：惯性质量和引力质量，近现代物理已将二者合二而一，统称质量。对质量的研究就是对物质研究的具体化。衡器就是：利用作用在物体上的重力等各种称量原理，确定质量或作为质量函数的其他量值、数值、参数或特征的一种计量仪器。

电子地磅作为测量物体所含物质的多少的一种工具存在已经很久了。我国和古埃及等中外文明古国大约在距今 5000 多年前就开始了对质量进行“计量”的历史了。我国在秦朝就对度量衡进行了**的统一和标准化。在“度量衡”这个概念中，尤以衡器**复杂性，承载了**早的对物理原理的应用。阿基米德曾说过：“给我一个支点，我就能撬起整个地球。”这句话便是对杠杆原理通俗化的描述。也由此开始了衡器的**发展史。因此我们有理由说衡器不仅是**原始、**基本的计量器具，**是**早的**仪器。衡器的发展不仅和人类的生活密切相关，而且随人类的**进步而不断发展。

电子地磅的发展经历了一个漫长的过程。根据杠杆原理，早期的衡器形态基本上是杠杆原理的简单再现。等臂杠杆和不等臂杠杆均依据于杠杆原理，这两种形式具有不同的优缺点。利用等臂杠杆形成了天平，主要用于称量小质量和精度要求高的质量计量；利用不等臂杠杆形成了杠杆，普遍用于质量较大及精度要求不高的质量计量。这两种形态的衡器，因其制作工艺较简单、使用场合广泛，**今仍在使用。在这期间这两种衡器的制作材料发生了多种变化；称量范围有了扩展；

18 世纪，苏格兰化学家 J.布莱克**将刀子、刀承应用在天平上，从而制得**的称重器具，进一步改进了这类衡器的精度。但是衡器的基本形态没有发生根本性的变化。

随着工业**的到来，开创了衡器技术**的**篇章。

1678 年英国力学家胡克发现了胡克定律。胡克的弹性定律指出：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力 F 和弹簧的伸长量 （或压缩量） x 成正比，即 F=k·x。k 是物质的弹性系数，它只由材料的性质所决定，与其他因素无关。由此有别于杠杆原理的一种**型的衡器—弹簧秤诞生了。弹簧秤颠覆了几千年来的质量计量的形式，计量过程中不再使用标准砝码，显示也可以以指针或数值形式给出，开创了自行指示秤的先河。给人们的**、生活带来了**的方便。但是，由于胡克定律的适用范围受到材料及弹簧伸长量的限制，使得弹簧秤在量限及精度等方面都有**的**限性，无法做出大称量的衡器。尽管如此，弹簧秤的出现还是给质量计量带来了一次技术**：**，丰富了质量计量的技术方式。在利用杠杆原理之外，开辟了利用胡克定律对质量进行计量的**的方法。第二，简化了质量计量的工作。**次使得在质量计量的实际工作中，不再依靠标准砝码，方便了质量计量的工作。第三，事实上**引入了自行指示秤的概念，方便了人们对计量结果的读取。

1831 年，**人 T.费尔班克斯发明台秤，综合了不等臂杆秤和天平的优点，使各种机械式衡器趋于完善。这可以说是衡器历史的又一次变革。

由此形成了案秤、台秤及地中衡等一系列衡器。

这一次的变革，不仅**利用了杠杆原理，实现了多级杠杆的应用；而且对质量的承载部分和质量的显示部分进行了分离，为现代衡器形态的出路指明了方向。出现了传力杠杆和多级杠杆，使得衡器的称量范围得到了**扩展。从此衡器与近现代工业**紧密相连。

十八世纪法国研究人员莫尔先生首先发现的一种光学现象—莫尔条纹。到二十世纪 50 年代利用莫尔条纹发展起来的光栅技术，在计量精密测量方面得到了迅猛的发展和应用，并且很快导致了光栅秤的出现。光栅秤仍然采用了机械杠杆，利用杠杆原理实现了对质量的变换和传递力的工作，然后利用象限杆进行力的平衡，把标尺光栅（动光栅） 联接在象限杆上，则象限杆的廻转就带动标尺光栅旋转一个角度。利用光栅原理，对莫尔条纹的变化来完成光电模数转换 （增量式） 从而达到高分辨率质量结果的技术。**再由可逆计数器、译码器数字等显示重量值。光栅秤**计数器、译码器数字等显示重量值。光栅秤**把质量计量和电、光等技术结合起来并成功地引入到衡器计量技术领域。它**实现了质量计量结果的数字化显示，**把质量计量的结果以电信号的形式呈现给大家，为质量计量参与到自动控制提供了一种可能。光栅秤在二十世纪 50、60年代得到了发展并且到 80 年代达到顶峰。但是由于光栅秤，并没有引发衡器计量原理的根本性技术**，而是在力的传递过程中添加了一套光栅技术，增加了衡器技术的复杂度，在大型衡器尚且可以。但是在小型衡器等领域多有不便。随着称重传感器的出现，光栅秤很快的走到了历史的尽头。然而，光栅秤还是给大家带来了**意。他不仅**实现了质量计量结果的电信号输出，而且也实现了称重结果的数字化显示。

在质量计量的历史上，人们一直不满足于衡器技术的现状，一直做着各种尝试。在电子技术和半导体技术尚未成熟之前，一种**依靠机械原理但将结果以数字化显示的衡器也曾经长期得到应用。

机械式连续累计皮带秤就是这样一类衡器。

滚轮皮带秤指对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。由重力传递系统、滚轮、机械式自动计数器和速度盘等组成。速度盘转速正比于皮带速度。滚轮滚动的角速度正比于皮带上通过的物料量。滚轮在速度盘上滚动的位置由物料的重力大小来调整。当皮带上没有物料时，滚轮靠近速度盘**，转速为零，计数器不累计；当皮带上有物料时，滚轮随着重力变大向周边移动，并带动计数器记下皮带上通过的物料总量。形成了机械式计数器功能，对连续、稳定对物料质量进行计量的皮带秤，达到了输出累计结果的功能。这种衡器在依赖于称重传感器及电子仪表电子衡器出现之前，较好的满足了大宗、散状、颗粒物料连续计量的要求，在二十世纪 80 年代拥有较大的市场。

与此同时一种依赖于核物理技术的核子皮带秤在二十世纪 80 年代出现在衡器领域。核子皮带秤的工作原理是基于伽玛射线穿透被测介质时，当伽马射线能量**的时候，其强度的衰减与介质的组分、密度和射线方向上的厚度呈指数关系，通过对载有物料时的射线强度进行连续测量，并与空皮带 （或其它传送设备） 时的射线强度测量比较，另外，对皮带的运行速度加以测量，然后通过计算机系统的计算，直接显示单位载荷、瞬时流量、累积量等工艺参数。其数学模型为：通过动态检测皮带单位长度上的物料重量 （单位荷重） q 和皮带速度 v，将两个信号相乘得到瞬时流量 Q，再经积分运算或累加运算得到一段时间内输送物料的累计流量 W。用公式可表示为：Q＝q× v，W＝§Qdt＝§qvdt。由于这种计量方式不需要与被称量物体发生直接的接触，因此在一些**的领域得到了应用。当然，由于涉及到核技术以及对物料和使用条件要求较高，目前使用领域还较窄。尽管如此，核子皮带秤的称重原理，再次突破了杠杆原理和胡克定律。使得利用核物理技术原理对物体的质量计量成为了一种可能，丰富了质量计量的形式和方法。

随着**型材料及材料力学的发展，自二十世纪 80 年代开始，以称重传感器结合称重仪表为主要部件的电子衡器开始大规模的占领衡器市场，颇有领导衡器**流的趋势。电子衡器一般由称重载荷装置、称重传感器和称重 （二次）仪表等组成。称重传感器是一种将物体的质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。即将作用在被测物体上的重力按**比例转换成可计量的输出信号。再由称重 （二次） 仪表把接收到的电信号转换并以数字或其他形式显示成质量值。

电子衡器的计量原理利用了质量的引力 （重力） 属性，但**抛开了杠杆原理和胡克定律，由此使质量计量的方式大大的简化。又由于称重传感器的量限和形式，随着材料**和制作工艺的不断改进和发展，使得传感器不但在实现方法上，而且在精度及量限都**的满足了质量**研究、工农业**及日常生活。使得电子衡器很快的占据了市场。

伴随称重传感器和二次仪表的不断改进，模拟传感器和数字传感器交相辉映的应用，**技术不断完善了电子衡器的制作工艺。微机的普及，无线传输技术的发展及互联网的应用，软件技术的完善都使得电子衡器成为**质量计量技术的领航者。目前，电子衡器，高精度电子天平、工农业及日常流通领域的电子台秤及大吨位的电子秤，动态电子衡器，连续及非连续电子累计衡器都得到了很好的应用。

二十世纪 80、90 年代机电结合秤曾近获得了很好的应用。这是一种利用了杠杆原理的机械秤的承载部分，在传力部位添加了称重传感器，将质量信号转换为电信号再由二次仪表将电信号转换并显示为质量值的一类衡器。但是随着称重传感器造价的大幅度降低，目前这类衡器已经基本退出了衡器市场。机电结合秤和光栅秤类似，由于在计量原理上没有**的突破，其生命力很难长久。

当然，还有利用其他的**原理和技术，获得物体的质量值。比如在天体物理中天体质量的获得、在原子物理、量子物理学中基本粒子质量的获得，但这些仪器与传统意义上的衡器相距甚远，不能归结为衡器了。

目前，衡器的种类繁多，不论自动秤和非自动秤，不论自行指示秤和非自行指示秤，不论连续、非连续和分立计量秤等等，其计量原理基本上是利用了杠杆原理、胡克定律、核物理技术和称重传感器原理等几大技术。

纵观衡器数千年的发展史，我们不难发现由于物质质量的**性，不仅质量单位的定义成为 7个**基本单位**以实物定义的单位，而且确定质量值的基本方法，几千年来也是从没有中断。依赖杠杆原理而产生的机械衡器，目前仍以**的生命力，存在于各行各业。随着**技术不断创**、发展而出现的**型衡器，弹簧秤、核子（皮带）秤、电子秤不断在壮大衡器的家族，不断在适应和满足现代社会的需求。

电子地磅的发展再次印证了**技术发展的历史，从简单到复杂，再由复杂到简单。而每一次的发展都是一次飞跃，都体现唯物主义的认识论观点。我们有理由相信，衡器的发展**将像衡器的产生那样因杠杆原理产生，随工业**的出现和**技术的发展而变革，也**将随信息**的应用和未来**知识的出现而不断完善和发展衡器自己。

上海众渊衡器厂规划发展**。

众渊品质，行业**。