傳感器技術(shù)作為一種測量的手段，由于其拓展了對物體性能測量的深度和廣度，提升了測量儀器的性能。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)量儀器。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 年德國物理學(xué)家賽貝首先在溫度測量領(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)量儀器—鉑電阻溫度計(jì)被另一位德國人西門子發(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，對微觀、微小物體的觀測更深入，對遙遠(yuǎn)、宏大天體的觀測也變成了更具體。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量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(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。測量電路就是將轉(zhuǎn)化來的電學(xué)信號進(jìn)一步處理形成可傳輸、測量的模擬電信號。傳輸電纜是將電信號傳輸?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)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號 （電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

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為 mV 級信號太小，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有所損失，所以信號傳輸距離較短，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)場總線技術(shù)，通信速度超快，還帶有通信糾錯功能，因此由數(shù)字傳感器輸出的信號可以經(jīng)過較長距離的傳輸而將輸出信號較完整的傳輸?shù)椒Q重顯示儀表。

模擬稱重顯示儀表對由模擬傳感器輸入的電學(xué)信號，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)字稱重顯示儀表對由數(shù)字傳感器輸入號的數(shù)字信號，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并與模擬傳感器共同占據(jù)形成比肩之勢。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)字信號由于傳輸?shù)氖歉叩蛢蓚€電平，信號只有 1、0 兩個信號。對于信號的差錯可以進(jìn)行校對，模擬信號不及數(shù)字信號。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超過 500m，在這個距離數(shù)字信號與模擬信號的傳播質(zhì)量相比優(yōu)勢并不明顯。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)字信號就一定比模擬信號更能杜絕作弊。只是由于模擬傳感器應(yīng)用的早些，對其進(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，對其作弊的手法也一定會不斷翻新。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)字傳感器在出廠時已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)的測力機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定，它的輸出與標(biāo)準(zhǔn)值是對應(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)際測量值。而模擬傳感器由于現(xiàn)場傳輸過程中有損耗，儀表接受到的信號不能精確的反映傳感器的稱量值。但是不要忘了對地磅整體的任何評價，都要受到國家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范的限制，目前還沒有哪個文件明確地磅不需要現(xiàn)場檢測，不論首次、還是隨后 （維修）。而且規(guī)定了各種現(xiàn)場檢測要求。其中示值準(zhǔn)確性是必檢項(xiàng)。對于維護(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)字信號的地址編碼的不同、模擬信號通過 PCM 脈碼調(diào)制（Pulse Code Modulation） 方法量化為數(shù)字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應(yīng)不同的二進(jìn)制值，例如采用 8 位編碼可將模擬信號量化為 28=256 個量級，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的模擬量反而通過對接線盒的電阻 （電位） 器進(jìn)行調(diào)整，對不同傳感器容錯能力更大些。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)，評價的標(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？

我們評價傳感器性能是一般會用下述 7 個指標(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？

我們再來具體分析傳感器的幾個組成部分。

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物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兊墓δ?。彈性體的質(zhì)量好壞，決定了能否將被測量的物體不同的質(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)造對傳感器的上述 7 個指標(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)變片能否長時間的、完全一致的將彈性體的微小變化逐一的變化為電學(xué)量，這一過程同樣對傳感器的 7 個技術(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，測量電路。不同的傳感器會有不同的測量電路。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)信號進(jìn)行整理放大，使得產(chǎn)生的模擬信號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降低傳感器的 7個技術(shù)指標(biāo)。因此，測量電路也很重要。

第四，傳輸電纜。這部分的作用只是將需要傳輸?shù)椒Q重儀表的信號傳輸至儀表。目前傳輸電纜也有省去改用無線傳輸?shù)?。不管怎樣，這部分對傳感器的技術(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)手段對需要傳輸?shù)哪M信號進(jìn)行了數(shù)字化，傳輸?shù)牟辉偈悄M信號而是數(shù)字信號。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)、并取代之為時尚早，是個偽命題。

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。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)展的歷史長河中，就是無法成為地磅發(fā)展的主流。反倒是那些看似簡單，但是發(fā)現(xiàn)地磅稱量原理的衡器傲立于歷史長河中。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長期并存，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。