我國稱重傳感器在工業自動化及物聯網應用中面臨的問題

一、綜述
       現代信息技術的三大基礎是信息的采集、傳輸和處理技術，即傳感技術、通信技術和計算機技
術，它們分別構成了信息技術系統的“ 感官” 、“神經” 和“ 大腦” 。稱重傳感器技術是當今世界令人矚
目、迅猛發展的高新技術之一，也是當代科學發展的一個重要標志，與通信技術、計算機技術共同
構成21世紀信息產業的三大支柱。信息采集系統的首要部件是稱重傳感器，且置于系統的zui前端。在現代技術中，稱重傳感器實際上是現代測試技術和自動化技術的基礎。隨著國內工業自動化、信息化、物聯網和國防現代化的發展，稱重傳感器的年需求量持續增長，稱重傳感器的應用也越來越廣泛，已滲透到各個專業領域，但是目前國內稱重傳感器技術的水平有限，制約了我國工業自動化、物聯網和信息化技術的發展。
      稱重傳感器是物聯網的重要組成之一，是物聯網系統中的關鍵組成部分。我國在“ 物聯網” 的啟
動和發展上與相比并不落后，我國中長期規劃《新一代寬帶移動無線通信網》中有重點專項研
究開發“ 稱重傳感器及其網絡”，國內不少城市和省份已大量采用傳感網絡解決電力、交通、*、
農漁業中的信息通信技術的服務。在溫總理關于“ 感知中國”的講話后，我國“ 物聯網”的研究、開發
和應用工作進入了高潮，江蘇省無錫市*提出建立“ 感知中國”研究中心，中國科學院、
運營商、大學云集無錫，共同協力發展我國的物聯網。
 

二、稱重傳感器在工業自動化及物聯網中的重要性
       稱重傳感器是工業自動化及物聯網的重要組成之一。稱重傳感器是自動化控制系統及物聯網中
獲得信息的*手段和途徑，稱重傳感器對采集信息的準確性和可靠性將直接影響到控制單元對信
息的處理與傳輸。稱重傳感器的穩定性、可靠性、響應速率、抗干擾性等性能指標會對工業自動化
控制系統及物聯網應用系統的性能起到舉足輕重的作用。特別要強調對于新興的物聯網來講，稱重
傳感器是物聯網發展的瓶頸。從近年來的稱重傳感器實際應用和市場情況來看，相對于計算機技術、通信技術，稱重傳感器技術在國內處于弱勢地位，不足之處相對較多，還在進一步拉大與國外的差距。我國稱重傳感器產業面臨許多突出問題：（1 ）技術創新能力很弱，研發投入嚴重不足；（2 ）重研發、輕應用，產品附加值不高；（3 ）缺乏健全的機制來確保產業化發展；（4 ）傳感技術人才短缺，特別是技術人才及技術專家匱乏；（5 ）分工地位較低，不具備有競爭力的高新技術企業。未來5 ～10年，物聯網將有上萬億元的高科技市場，其產業要比互聯網大幾倍，所以發展稱重傳感器技術刻不容緩，倘若依靠從國外進口，我們不但失去廣闊的市場，蒙受巨大的經濟損失，而且還可能會造成國家安全無保障。
三、目前我國稱重傳感器在技術及產業政策方面存在的主要問題
1 ．技術方面
（1 ）核心競爭技術匱乏，創新能力薄弱在稱重傳感器技術的基礎研究方面，對新原理、新材料的研發相當薄弱，對產品的特定性能研究不夠深入。國內對稱重傳感器的基礎理論研究很不重視，所以也就很難得到科技立項，即使得到了立項，由于經費很低也無法完成，zui終也就不了了之。加之目前的大環境來看，企業重視效益，政府看重業績，導致了不屑于基礎技術的研究。因而對傳感技術的研究缺乏厚實基礎。所以在近幾十年來，國內幾乎沒有一項稱重傳感器新原理問世。大多是購置國外的樣機，進行解剖對其分析并測繪，zui大限度地進行一些小的集成創新。
（2 ）設計、可靠性、裝備、封裝等關鍵技術未取得實質性突破
1 ）設計技術。稱重傳感器的設計技術涉及多種學科、多種理論、多種材料、多種工藝及現場
使用條件；設計過程復雜，考慮因子多；設計人才匱乏。
2 ）可靠性技術。目前可靠性是影響大量國產稱重傳感器應用的主要原因之一。據統計，在我
國電力部門所采用的進口稱重傳感器一般在2 ～3 年不需檢修，采用國產稱重傳感器一般要 3 ～6 個
月進行檢修。通常國產稱重傳感器可靠性指標比國外同類產品低 l ～2 個數量級。一般來講，稱重傳
感器的可靠性與設計技術（結構設計、可靠性設計等）；基礎材料（結構材料、化學試劑、輔助材
料等）；工藝方法（工藝參數確定、工藝路線選擇、工藝裝備選用等）；使用環境（高溫、高壓、強
磁、振動等）都有密切的關系。同時還與制造廠家質量管理有關。
3 ）裝備技術。長期以來，稱重傳感器的工藝裝備問題一直得不到應有的重視與關注。稱重傳
感器的性能和工藝創新與工藝裝備關系極大，稱重傳感器工藝裝備本質上與其他設備有很大不同，
更注重性、特殊性，基本上是一類稱重傳感器一類裝備。大多稱重傳感器工藝創新依賴于新工
藝裝備的問世。在稱重傳感器工藝裝備的研發與生產方面，國家沒有資助且投入很少，依靠企業自
籌資金進行研發，既不利于稱重傳感器工藝研究的創新，且這塊市場被國外所壟斷和占領，嚴重制
約了我國稱重傳感器行業的發展。
4 ）封裝技術。稱重傳感器的封裝問題越來越受到稱重傳感器業界的高度關注。實際上稱重傳感器的封裝技術對稱重傳感器的性能特別是穩定性和可靠性起著舉足輕重的作用。稱重傳感器與集
成電路不同，稱重傳感器必須直接與被測介質接觸，被測介質的環境可能是高溫、高腐蝕、高濕、
強沖擊、強振動等惡劣環境，而集成電路器件的工作環境通常較好。稱重傳感器的封裝結構和封裝
材料，還影響稱重傳感器的遲滯、時間常數、靈敏性，使用壽命等性能。封裝成本也占據稱重傳感
器總成本相當大的一部分。國內對稱重傳感器的封裝問題尚未形成系列、標準，也無統一接口，因
而稱重傳感器的外型千差萬別，很不利于用戶的選用和產品互換。
（3 ）品種、規格、系列不全，技術指標不高
       國內稱重傳感器產品往往形不成系列，即使形成系列也大多是從國外產品改頭換面或克隆過來
的，嚴重影響了產品的廣泛應用。如工業自動化系統中廣為應用的高精度、高穩定的低微差壓稱重
傳感器，高差壓、高靜壓稱重傳感器，國內尚不能穩定、批量供貨，基本靠國外進口。國產稱重傳
感器的測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等指標與國外也有相當差距?？傊?，國內
稱重傳感器的技術水平比國外要落后10年左右，工藝水平和裝備水平落后15年左右。
2 、產業及政策方面
      稱重傳感器科研、產業化體系推進不力，國家支持力度不夠，產業政策不實，稱重傳感器產業
遠落后于集成電路產業、計算機產業和通信產業。由于稱重傳感器本身固有的特征，國內稱重傳感
器分屬不同的行業和部門，像目前的物聯網由工信部牽頭，科技部主管技術攻關，發改委側重產業
化項目和市場推廣。卻沒有一個部門是從基礎開始，系統地從國家高度的層面研究傳感技術的發展
問題，因此稱重傳感器在“ 戰略發展” 、“ 標準制定” 、“ 產業布局” 、“ 人才培養” 等方面沒有系統的管
理者。稱重傳感器的“ 產業體系” 、“研發體系” 、“ 市場體系”等諸多方面尚未真正落到實處。歸納起
來，國產稱重傳感器在產業化方面存在的主要問題有以下幾點。
（1 ）稱重傳感器產業化的主攻方向不明。稱重傳感器品種規劃繁多，涉及國內各有關部門，
如何把握稱重傳感器產業化的主攻方向? 從何處突破? 大家是眾說紛紜。
（2 ）對稱重傳感器產業化的重要性認識不足。從本質講，稱重傳感器產品屬于應用產品，稱
重傳感器的技術水平、經濟效益要靠市場應用來顯現。技術通過產品展現效益，對稱重傳感器而言，
搞一點樣品或幾臺樣機不難，生產幾十件產品是沒有意義的（除非特殊的某些軍工及特殊產品）。
（3 ）對稱重傳感器與市場的依存關系認識不足。市場是振興稱重傳感器的*出路。國產稱
重傳感器未能進入國民經濟主戰場，也未能進入國家的重點工程建設項目，沒有對國家安全、民生
安全、災難預防起到關鍵保障作用。
四、發展我國稱重傳感器技術及產業必須重視的問題
    1 ．以工業自動化及物聯網應用為突破口，提升稱重傳感器的技術水平、工藝水平、產業水平
和應用水平。重點攻克高精度、低成本、低功耗、微型化傳感技術，重點開發新原理、新材料、新
工藝新型稱重傳感器，拓展稱重傳感器被監測量類型。有一定基礎條件的稱重傳感器產業化工程，
形成有集聚效應的產業化基地，大力扶持稱重傳感器的開發、應用與推廣。
    2 ．國家應統一部署和規劃物聯網用稱重傳感器核心技術的選擇、發展方向的把握、基礎研究、
技術研發、實踐驗證和應用推廣的時間節點和重點工作內容，統籌規劃、合理布局稱重傳感器的“ 研
發體系” 、“ 產業體系”、“標準體系” 、“產品體系”、“市場體系”等*指令。要協調投資、技術、基礎設施、市場的相互關系，同時杜絕一哄而上而造成的惡性競爭。 
    3 ．發揮企業是技術創新的主體地位；建議集成電路制造企業與稱重傳感器制造企業，實行兼
并重組、強強聯合，為智能網絡化稱重傳感器規模生產創造條件；對使用國產稱重傳感器的項目和
部門，實施優惠政策；建議國家讓稱重傳感器企業能享受《關于進一步鼓勵軟件產業和集成電路產
業的若干政策》同樣的待遇；從政策、產業、技術、科研、資金等方面對部分企業進行重點支持。
     4 ．加速人才培養。我國稱重傳感器行業，缺乏技術人才，特別是產業化需要的技術型人
才和市場拓展型人才。應多方面、多渠道、挖掘高層次的復合型人才，絕不能有“ 拔苗助長”的急躁
心理，為相關人才創造良好的工作環境和生活環境。
     5 ．加強合作。稱重傳感器技術及產業的發展，必須具有開放的心態，引進和學習國外優
秀成果，包括資金、人才、技術、營銷和管理，通過國內良好的投資環境吸引有實力的外資企
業落戶，并與之形成良好的交流，以推進我國稱重傳感器技術和產業的升級換代。合作非常重
要，但不等于可以盲目毫無選擇的合作。合作的目的是既能讓人家有利可圖，也能讓我們在技術及
產業發展上有收獲。
 

五、總結
    近年來，我國稱重傳感器技術及產業存在的主要問題在相關職能部門、主管部門和企業中都已
意識到，也對上述應重視的問題有所重視。但就從目前的情況來看，沒有產生很大的效果，我國稱
重傳感器技術及產業現狀與*水平雖說差距在縮小，但存在比較大的差距。筆者認為，要徹
底解決問題必須要從多個方面充分認識存在的問題，在發展和促進的同時不能顧此失彼。抱有“ 頭
痛醫頭，腳痛醫腳” 的做法必然不能解決所面臨的問題。相信只要足夠重視本文中所提出的問題，
我國稱重傳感器技術及產業在不久的將來會取得豐碩的成果。