一、文献综述
(一)国内外研究现状
称重技术自古以来就被人们所重视,而称重的工具则被称为衡器。衡器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,至今仍在使用。后来因为发现了胡克定律,又有了弹簧秤。
随着新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,颇有领导衡器新潮流的趋势。电子秤一般由称重载荷装置、称重传感器和称重(二次)仪表等组成。
随着社会的发展,人们的生活水平逐渐改善,人们的体重普遍增长,这也导致人们患上了很多疾病,比如高血压,高血脂,血管硬化等疾病。因此人们对健康的追求越来越高,并且越来越多的人将控制体重变为生活中一件非常重要的事,因而体重秤的应用也十分普遍。比如医院、药店、甚至商城等都有体重秤,这种环境对于人们及时了解自己的体重,并且改善自己的生活习惯起到了很好的效果。
就国外情况而言,对电子体重秤的研制、生产和推广应用工作十分重视。电子体重秤的计量原理利用了质量的引力(重力)属性,但完全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,随着材料科学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极大的满足了人们日常生活的需求。使得电子体重秤很快的占据了市场。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,新技术不断完善了电子体重秤的制作工艺。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体重秤成为引领质量计量技术的领航者。目前,许多公司都在积极地从事着各种工作。如美国的 BLH公司、REVERE公司,英国的ELLIO TT公司、AVERY公司、DAVY公司,西德的SCHENCK公司、SIEMENS公司、HBM 公司,瑞典的BOFORS公司、SIERVERT 公司,荷兰的PHILIPS公司,日本的RYO WA公司、大和制衡公司等都在研制生产成套的电子秤,品种多,规格齐全。同时还在不断的探索新原理的测量,以研究试制新颖的电子秤,不断迎合大众的称量需求[4]。
就国内情况而言,60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来,经过 40 多年的不断改进和完善,我国电子体重秤从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子体重秤的技术装备和检测试验手段基本达到国际 90 年代中期的水平。电子体重秤制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展;计量方法从模拟测量向数字测量发展。测量特点从单参数测量向多参数测量发展。目前国内电子称量仪表的主要生产研制单位有上海华东电子仪器厂、一机部上海工业自动化仪表研究所等单位。自六十年代开始,各单位先后研制生产了模拟电子秤、数字电子秤(这两种秤根据用户要求可构成电子料斗秤、平台秤、电子吊车秤、配料秤等等)、电子皮带秤、电子轨道秤以及配电子称量仪表用的各类型电阻应变重传感器。各厂王要生产的模拟电子秤、数字电子秤和电子皮带秤的系统精度一般为 plusmn; 1、plusmn; 0.5 permil;,称重传感器的精度一般为 plusmn; 0.5、 plusmn; 0.2%。我国已经或正在越来越多地推广使用电子称量仪表。使得我国的体重秤在革新上又迈进了一大步,但与国外相比,还存在不少差距,是仪器仪表工业中一个突出的薄弱环节[5]。
因此,体重秤的发展随着在硬件上的发展,逐年的更新换代,发展十分迅速,逐步趋向智能化,已经不满足于单一的称重功能了。而逐步发展起来的智能体重秤呈现一个百家争鸣的局面,网络上随手一搜,各种智能体重秤让人看得眼花缭乱,如今的智能体重秤功能逐渐繁多,软硬件相结合,硬件设备和上位机结合起来。把电子秤的称重显示控制器与电子计算机相结合,利用电子计算机的智能来增加电子秤的功能。智能体重秤在加入了无蓝牙传输模块,上位机模块,又将上位机模块逐渐小型化做成了一个手机应用软件,安装在用户的手机上,使得体重秤向着智能化迈向了一大步。
可能大家对于智能体重秤还有些陌生,相对传统的体重秤而言,智能体重秤不仅仅能测体重,还能测量脂肪、水分等数据,其基础工作原理是肌肉和脂肪的导电性差异———肌肉含水分因此导电,而脂肪是不导电的。而随着科技的发展,现在智能体重秤能测量的数据也越来越丰富,好的智能体重秤还能为使用者提供健康报告,帮助使用者更好地管理健康[1]。
