電子天平國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀簡述
天平廣泛應用于科研機構(gòu)、實驗室、藥店等場所，用以計量小質(zhì)量物體的質(zhì)量，天平又分為機械天平與電子天平兩大類。人們把用電磁力平衡被稱物體重力的天平稱為電子天平，其具有高精度、數(shù)字顯示、多功能、適用范圍廣等特點在我國科研、教育、貿(mào)易結(jié)算等領(lǐng)域具有廣泛的應用。
著眼全球來看，歐洲地區(qū)的瑞士梅特勒-托利多與德國賽多利斯為全球電子天平技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)頭羊，上述兩家生產(chǎn)的各類電子天平一直占據(jù)著全球電子天平市場份額的85％以上，也對我國該市場領(lǐng)域幾近壟斷，上述兩家西方企業(yè)已經(jīng)在二十余年前將單體稱重傳感器技術(shù)成功應用于電子天平之中，最小可讀性已經(jīng)做到千萬分之一克，而我國至今尚未攻破此項技術(shù)。以梅特勒-托利多為例，其目前共有精密天平、分析天平、微量天平和超微量天平等不同級別。
在亞洲地區(qū)，以日本島津為代表的日本產(chǎn)電子天平雖然在精確度上與梅特勒-托利多、賽多利斯存在差距，但是也以其不錯的性能與性價比而在電子天平市場上享有一定的聲譽，在全球市場占有約5％的市場份額。
國內(nèi)天平廠家中相對比較成熟的有：沈陽龍騰、上海天美、上海良平、上海舜宇恒平、上海亞津、常州雙杰等公司。以沈陽龍騰為例，其主打的ESJ-S型系列天平。沈陽龍騰天平廠作為國內(nèi)天平企業(yè)的典型代表，與西方電子天平先進技術(shù)企業(yè)相比，仍存在較大的技術(shù)差距，主要體現(xiàn)在：（1）從硬件方面來看，未能實現(xiàn)單體稱重傳感器技術(shù)；（2）從軟件方面來看，未能實現(xiàn)溫度補償與時間算法補償機制。電子天平是由制造機加工藝、材料技術(shù)、電子電路技術(shù)、嵌入式微處理技術(shù)與信息處理技術(shù)等多方面技術(shù)集成的產(chǎn)品。我國電子天平與國外先進國家電子天平之間最關(guān)鍵的技術(shù)差異主要體現(xiàn)在單體稱重傳感器的設計與制造工藝技術(shù)、軟件補償、傳感器材料技術(shù)、EMC等方面。
梅特勒與賽多利斯電子天平技術(shù)在世界上遙遙領(lǐng)先，其依靠單體式傳感器與軟件動態(tài)溫度補償已經(jīng)能夠勝任實驗室日常所需的全部稱量段，目前能達到最精確的稱量精度至0.1μg。梅、賽雙方會進一步向精確度超越0.1μg方向上發(fā)起挑戰(zhàn)。其次，梅特勒與賽多利斯的高端天平十分重視用戶體驗，在其現(xiàn)有的中低端產(chǎn)品中都無一例外地配置了高清觸摸大屏；其高端電子天平中很多系列都配置了ID密碼驗證，保障用戶數(shù)據(jù)的私密性；電子天平的數(shù)據(jù)傳輸可以通過無線局域網(wǎng)、藍牙、USB等、R232等多種方式完成傳輸，使得稱量數(shù)據(jù)的存儲、打印方式更加多元；以梅特勒為代表，其研發(fā)了LabX實驗室專用軟件，該軟件可以將不同型號的梅特勒電子天平的稱量結(jié)果匯總在計算機上，再在此軟件內(nèi)部生成稱量結(jié)果的變化趨勢，方便用戶以更直觀的方式去掌握多組稱量數(shù)據(jù)的變化趨勢；上述幾點表明梅特勒與賽多利斯天平系列重視人機交互，今后隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其很有可能將此技術(shù)應用于電子天平上，用戶可以在遠程電腦上或手機上對實驗室內(nèi)的電子天平進行控制，進一步提高人機交互的便捷性、舒適性與安全性。在梅特勒最新產(chǎn)品XPR自動定量加樣天平可以實現(xiàn)自動加樣，即使是沒有經(jīng)過任何培訓，實驗室技術(shù)人員也能以安全、高效的方式提供準確、可重復的結(jié)果。該天平自動稱量模式可讀性達2 μg， 能夠以2 μg的可讀性分配極小樣品，確保節(jié)省貴重、稀有的物質(zhì)。由于最大限度地減少了外部誤差源對稱量過程的影響，自動化方法既節(jié)省了時間，又可以提供高度可重復的結(jié)果。使用XPR自動定量加樣天平自動分裝，可使最小凈重量減少30%，這意味著可以節(jié)省高達75%的貴重物質(zhì)或稀有樣品，節(jié)約了實驗成本。此類產(chǎn)品的研制成功表明梅特勒在驅(qū)動電子天平自動化檢測，在去除稱量結(jié)果人為誤差的同時也大大提高稱量效率。故檢測自動化、無人化也是國外先進天平發(fā)展的一個方向。國內(nèi)電子天平的發(fā)展趨勢更為基礎，首先要解決卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)：突破單體稱重傳感器的原材料研究、機械結(jié)構(gòu)設計與機械加工工藝技術(shù)，彌補國內(nèi)單體式傳感器研制這一空白領(lǐng)域。其次，在現(xiàn)有電磁式傳感器基礎上實現(xiàn)溫度自動補償功能也是一關(guān)鍵的發(fā)展趨勢，逐漸采取軟件補償代替硬件補償。設計溫度自動補償、非線性補償算法，降低電子天平對使用環(huán)境的要求，將無線通訊技術(shù)應用于電子天平的數(shù)據(jù)保存、傳輸，增加電子天平輸出的接口方式是國內(nèi)電子天平目前亟需解決的要求趨勢。
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