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?jì)x器的性能。稱(chēng)重傳感器與稱(chēng)重顯示儀表的結合，使得地磅繼杠桿式衡器、彈簧秤等種類(lèi)之后，成為了使用更廣泛的衡器形式。數字傳感器作為稱(chēng)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量?jì)x器。自從其誕生之日就和自然科學(xué)的發(fā)明、發(fā)現緊密相連，并隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，不斷壯大自己。

隨著(zhù)新技術(shù)革命的到來(lái)，人們對探索、獲取自然界信息的要求愈加強烈。終于導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量?jì)x器—鉑電阻溫度計被另一位德國人西門(mén)子發(fā)明了。

傳感器的出現極大地拓展了人們的探索自然的能力，對微觀(guān)、微小物體的觀(guān)測更深入，對遙遠、宏大天體的觀(guān)測也變成了更具體。這項技術(shù)經(jīng)過(guò)地磅界人員的研究和完善，在二十世紀八十年代，被成功地運用于地磅領(lǐng)域，成為地磅發(fā)展的一次新的變革。在經(jīng)歷了依賴(lài)于杠杠原理的機械式地磅、胡克定律的彈簧秤等形式后，衡器進(jìn)入了依賴(lài)稱(chēng)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(chēng)重傳感器及稱(chēng)重顯示儀表組成。其中稱(chēng)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技術(shù)指標、拓展了地磅應用領(lǐng)域。

傳感器一般由敏感元件、轉換元件、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；轉換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉換為電信號；變換電路負責對轉換元件輸出的電信號進(jìn)行放大調制；轉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(chēng)重傳感器。

稱(chēng)重傳感器一般由彈性體、轉化裝置、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，能很好地形成重力與由此產(chǎn)生的幾何形變的一一對應關(guān)系。轉化裝置顧名思義就是將幾何量轉化成電學(xué)量，常見(jiàn)的有電阻應變式、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，而絕大多數衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應變式稱(chēng)重傳感器。測量電路就是將轉化來(lái)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到稱(chēng)重顯示儀表。此類(lèi)傳感器習慣稱(chēng)之為模擬 （式） 傳感器?？傊娮钁兪椒Q(chēng)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變片 （轉換元件） 也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號 （電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過(guò)程。

稱(chēng)重傳感器形式、規格多種多樣，基本滿(mǎn)足各種衡器的設計需求，模擬傳感器占據了市場(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(huì )有所損失，所以信號傳輸距離較短，在稱(chēng)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(chēng)重結果。

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(zhù)數字通訊技術(shù)的發(fā)展，在傳感器的輸出信號傳輸部分也引進(jìn)的數字通訊技術(shù)。即在模擬傳感器內部增加了 A/D 轉換等裝置，然后再由傳輸電纜將數字信號傳輸到稱(chēng)重顯示儀表。此類(lèi)傳感器習慣稱(chēng)之為數字 （式） 傳感器。數字稱(chēng)重傳感器信號輸出采用數字量，不但電平高，受干擾的影響很小，而且它是采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，通信速度超快，還帶有通信糾錯功能，因此由數字傳感器輸出的信號可以經(jīng)過(guò)較長(cháng)距離的傳輸而將輸出信號較完整的傳輸到稱(chēng)重顯示儀表。

模擬稱(chēng)重顯示儀表對由模擬傳感器輸入的電學(xué)信號，經(jīng)過(guò)放大、A/D 轉換等處理之后顯示稱(chēng)量結果的。數字稱(chēng)重顯示儀表對由數字傳感器輸入號的數字信號，經(jīng)過(guò)必要的核查整理后亦顯示稱(chēng)量結果的。

目前數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形成比肩之勢。進(jìn)而出現了一種數字傳感器要取代模擬傳感器的觀(guān)點(diǎn)。其理由如下：（1） 傳輸距離遠，通信速度快，防作弊效果顯著(zhù)。（2） 抗干擾能力強，可靠性高，防雷性能好。（3） 免除標定。

（4） 維護方便，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。固然數字信號由于傳輸的是高低兩個(gè)電平，信號只有 1、0 兩個(gè)信號。對于信號的差錯可以進(jìn)行校對，模擬信號不及數字信號。但是地磅的秤體部分與稱(chēng)重顯示儀表目前的距離絕大部分不會(huì )超過(guò) 500m，在這個(gè)距離數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(lái)說(shuō)，現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(méi)有證據表明數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。當數字傳感器大量應用之后，對其作弊的手法也一定會(huì )不斷翻新。僅以目前的作弊現象去否定模擬傳感器的存在，理由不充分。關(guān)于免除標定”，其理由就更不充分了。當然數字傳感器在出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)用標準的測力機進(jìn)行了標定，它的輸出與標準值是對應的。由于它在傳輸工程中基本上沒(méi)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場(chǎng)傳輸過(guò)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(chēng)量值。但是不要忘了對地磅整體的任何評價(jià)，都要受到國家檢定規程或校準規范的限制，目前還沒(méi)有哪個(gè)文件明確地磅不需要現場(chǎng)檢測，不論首次、還是隨后 （維修）。而且規定了各種現場(chǎng)檢測要求。其中示值準確性是必檢項。對于維護方便，使用整體成本低”似乎更站不住腳。由于數字傳感器將 A/D 轉換等處理集成在傳感器內部，這部分的成本不比模擬傳感器的傳輸導線(xiàn)便宜，不同廠(chǎng)家的數字傳感器在輸出數字信號的地址編碼的不同、模擬信號通過(guò) PCM 脈碼調制（Pulse Code Modulation） 方法量化為數字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進(jìn)制值，例如采用 8 位編碼可將模擬信號量化為 28=256 個(gè)量級，實(shí)用中常采取 24 位或 30 位編碼或有所區別，使得不同廠(chǎng)家數字傳感器的互換性較差，而模擬傳感器由于輸出的只是稱(chēng)重信號的模擬量反而通過(guò)對接線(xiàn)盒的電阻 （電位） 器進(jìn)行調整，對不同傳感器容錯能力更大些。至于調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(jià)的標準不是技術(shù)的新舊，而是能否滿(mǎn)足科學(xué)發(fā)展的需要，能否滿(mǎn)足社會(huì )的需求，而非其他因素。

在地磅的計量性能中，傳感器的性能指標占據了 70%的權重。因此分析模擬傳感器與數字傳感器的內在區別至關(guān)重要而傳感器的性能指標什么呢？

我們評價(jià)傳感器性能是一般會(huì )用下述 7 個(gè)指標：（1） 線(xiàn)性度、（2） 靈敏度、（3） 滯后、（4）重復性、（5） 漂移、（6） 分辨力、（7） 閾值等。

而這些指標又是由誰(shuí)來(lái)控制的？

我們再來(lái)具體分析傳感器的幾個(gè)組成部分。

第一，彈性體部分。彈性體一般由性能穩定、反應靈敏的上等鋼材承擔。彈性體起到了將被測物體的質(zhì)量轉變?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)量一一轉化為彈性體的形變。

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

第二，轉化裝置也就是電阻應變片。電阻應變片通過(guò)一定的粘合材料附著(zhù)在彈性體上，應變片的性能和構造及粘合材料的性能，決定了應變片能否長(cháng)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(guò)程同樣對傳感器的 7 個(gè)技術(shù)指標起著(zhù)巨大的作用。不同的應變片決定了傳感器的不同性能、壽命和應用領(lǐng)域。

第三，測量電路。不同的傳感器會(huì )有不同的測量電路。其作用就是通過(guò)各種不同設計的電路，將由轉化裝置獲得的電學(xué)信號進(jìn)行整理放大，使得產(chǎn)生的模擬信號通過(guò)傳輸電纜傳輸至稱(chēng)重顯示儀表，使得儀表能充分、準確的顯示稱(chēng)重結果。

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。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到稱(chēng)重儀表的信號傳輸至儀表。目前傳輸電纜也有省去改用無(wú)線(xiàn)傳輸的。不管怎樣，這部分對傳感器的技術(shù)指標基本不起作用。

到此我們可以看出模擬傳感器和數字傳感器前三部分的構造完全相同。不同的是數字傳感器在模擬傳感器的內部，通過(guò)技術(shù)手段對需要傳輸的模擬信號進(jìn)行了數字化，傳輸的不再是模擬信號而是數字信號。只是將需要由模擬稱(chēng)重顯示儀器進(jìn)行的數字處理技術(shù)提前進(jìn)行了。接收數字信號的稱(chēng)重顯示儀表，變成了數字顯示儀表。

由此可以看出，數字傳感器與模擬傳感器相比對地磅的性能并沒(méi)有根本性的改進(jìn)。因此可以說(shuō)數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(guān)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，不能以出現的先后為準，后出現的技術(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、機電結合秤等衡器，也都風(fēng)光一時(shí)。但是由于他們沒(méi)有產(chǎn)生新的衡器稱(chēng)量的原理、沒(méi)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(méi)能從本質(zhì)上改進(jìn)地磅的性能，其生命力不強。不是曇花一現，淹沒(méi)在地磅發(fā)展的歷史長(cháng)河中，就是無(wú)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)現地磅稱(chēng)量原理的衡器傲立于歷史長(cháng)河中。就像杠桿原理導致的杠桿式衡器，胡克定律的彈簧式衡器以及依賴(lài)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，數字傳感器和模擬傳感器，由于其稱(chēng)重原理完全相同，計量性能基本一致故會(huì )長(cháng)期并存，在不同的應用領(lǐng)域獲得各自的生存空間。共同發(fā)展壯大地磅家族。